JP5524207B2 - Optical system and display - Google Patents
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Description
本発明は、例えば平坦画像から非平坦画像への変換、あるいは、非平坦画像から他の非平坦画像への変換等、画像の概観を変更するための光学システムに関する。さらに、本発明は、非平坦画像を生成するディスプレイにも関する。このようなディスプレイは、例えば表示画像に湾曲した外観を与えるために用いられ得る。該ディスプレイは、例えば、自動車用(例えば、機器ディスプレイ等)、宣伝用、テレビ番組用、ゲーム用、あるいは、他の娯楽用途または他の没入型のディスプレイ用途等を含む情報表示用途に用いることができ、より高い芸術性がユーザから求められるいかなる用途にでも適用することができる。 The present invention relates to an optical system for changing the appearance of an image, for example, from a flat image to a non-flat image, or from a non-flat image to another non-flat image. The present invention further relates to a display for generating a non-flat image. Such a display can be used, for example, to give a curved appearance to the displayed image. The display may be used for information display applications including, for example, automobiles (for example, equipment displays), advertisements, television programs, games, or other entertainment applications or other immersive display applications. It can be applied to any application where higher artistry is required by the user.
自動車および飛行機等を始めとした乗り物は、例えば、個々の機能的または電子的ダイアルの代用品としてのインストルメントクラスタの画像を表示する電子ディスプレイを搭載していることが知られている。しかし、このようなディスプレイは、一般的に芸術性が制限されている。それは、このようなディスプレイでは、表示画面に表示されている標準的な二次元(2D)画像とは異なる画像を生成することができないためである。加えて、このようなディスプレイの芸術性を低減しようとする場合、平坦に見えない画像を生成することができないことが、そのようなディスプレイの現実性を制限してしまう虞がある。3次元画像の印象を与えることができるディスプレイとして、立体ディスプレイおよび自動立体ディスプレイが知られている。しかし、これらのディスプレイは、潜在的な自由な視点の制限、および、焦点問題に起因して、眼精疲労および頭痛等を引き起こす問題がある。 Vehicles such as automobiles and airplanes are known to be equipped with electronic displays that display images of instrument clusters as substitutes for individual functional or electronic dials, for example. However, such displays are generally limited in artisticity. This is because such a display cannot generate an image different from a standard two-dimensional (2D) image displayed on the display screen. In addition, when trying to reduce the artistry of such displays, the inability to generate images that do not look flat may limit the realism of such displays. A stereoscopic display and an autostereoscopic display are known as displays capable of giving an impression of a three-dimensional image. However, these displays suffer from problems such as eye strain and headaches due to potential free viewpoint limitations and focus issues.
また、例えばショッピングセンター内の大面積の公共用ディスプレイおよび高速道路の標識用ディスプレイ等、最大限の注目を集めるための宣伝用ディスプレイも知られている。しかし、これらのディスプレイはますます一般化されつつあるが、サイズが大きいこと以外において、普通のディスプレイの中で目立ち、認知を助長することができるような芸術的に魅力的な形態を一般的に備えていない。このようなディスプレイにおいて、ディスプレイの表示画面に表示されている標準的な平坦な2D画像とは異なる画像を生成することができないことを克服することによって、該ディスプレイの広範囲な認知に貢献できる。 There are also known advertising displays for maximizing attention, such as large-area public displays in shopping centers and highway sign displays. However, these displays are becoming more and more common, but, apart from their large size, they generally have artistically attractive forms that can stand out and promote recognition in ordinary displays. I do not have. In such a display, by overcoming the inability to generate an image different from a standard flat 2D image displayed on the display screen of the display, it is possible to contribute to a wide range of recognition of the display.
さらに、例えばパチンコ機器等、娯楽用の装置に搭載する電子ディスプレイも知られている。該電子ディスプレイは中央に配置され、例えば、動画、アニメーション、または、デジタルなスロットマシン等を表示する。このような娯楽用の装置は、機械的な可動部分および豊富な点滅灯等、ますます魅力的な形態を備えている。しかし、これらに搭載されるディスプレイとしては、表示画面に表示されている標準的な平坦な2D画像と異なる広告用の画像を表示することができないものに制限されてしまう。この問題を克服すると共に、普通のディスプレイの中で目立つようなディスプレイを形成することによって、プレーヤの興味および娯楽の向上を助長できる。 Furthermore, electronic displays mounted on entertainment devices such as pachinko machines are also known. The electronic display is arranged in the center and displays, for example, a moving image, animation, or a digital slot machine. Such entertainment devices have increasingly attractive forms such as mechanical moving parts and abundant flashing lights. However, the displays mounted on them are limited to those that cannot display an advertisement image different from the standard flat 2D image displayed on the display screen. Overcoming this problem and creating a display that stands out from the normal display can help improve player interest and entertainment.
従来技術の第一分野では、単一のパネルから立体ディスプレイおよび自動立体ディスプレイの形成方法が開示されている。例えば、添付図面の図1には、EP0829744(1998年3月18日公開,MOSELEY Richard Robert; WOODGATE Graham John; JACOBS Adrian; HARROLD Jonathan; EZRA David)に開示されているような、パララックスバリアの使用に基づいた切替え可能な2D/3D(二次元/三次元)ディスプレイを示している。パララックスバリアは、開口領域101およびバリア領域102が交互に並ぶ偏光調整層100と、偏光子としての偏光シート103とを備えている。この偏光シート103は省略してもよい。パララックス部材によって、広視野角で最大解像度による2Dモードのディスプレイ、あるいは、指向性3D自動立体モードのディスプレイを実現できる可能性がある。しかし、この装置は、湾曲した外観を持つ画像を表示するというよりは、3D画像を形成するための1対の立体画像を表示する。自動立体ディスプレイには、頭部の自由の制限、および、立体画像から認識される3Dと他の要素(ヘッドモーション、焦点)から認識される3Dとの不整合等の欠点がある。これらの欠点は、ユーザを混乱し、時には眼精疲労および頭痛を与えてしまう。
In the first field of the prior art, methods for forming stereoscopic and autostereoscopic displays from a single panel are disclosed. For example, in FIG. 1 of the accompanying drawings, the parallax as disclosed in EP0829744 (published March 18, 1998, MOSELEY Richard Robert; WOODGATE Graham John; JACOBS Adrian; BARROLD Jonathan; 2 shows a switchable 2D / 3D (two-dimensional / three-dimensional) display based on the. The parallax barrier includes a polarization adjustment layer 100 in which
従来技術の第二分野は、湾曲ディスプレイあるいは等角ディスプレイに関する。例えば、添付図面の図2には、WO94/11779(1994年5月26日公開,GROSS Hyman Abraham Moses;ARTLEY Richard John; CLARK Michael George;HAYTHORNTHWAITE Arthur; WILKINSON Peter;WALLIS Miles)に開示されているタイプのディスプレイを示している。湾曲液晶ディスプレイは、予め湾曲して成形された2つの透明プラスチック基板105、または、2つのフレキシブル基板の間に、液晶層104を挟むことによって形成される。 The second field of prior art relates to curved displays or isometric displays. For example, in FIG. 2 of the accompanying drawings, WO94 / 11779 (published May 26, 1994, GLOSS Hyman Abraham Moses; ARTLEY Richard John; KALAK Michael George; Shows the display. The curved liquid crystal display is formed by sandwiching a liquid crystal layer 104 between two transparent plastic substrates 105 that are previously curved and molded, or two flexible substrates.
添付図面の図3に示すように、US2006/0098153A1(2006年5月11日公開,SLIKKERVEER Peter J;BOUTEN Petrus Cornelius P;CIRKEL Peter A)には、同じタイプのディスプレイが開示されているが、フラットパネル表示層106を作製した後、付加フィルム107を該表示層に接着することによって、該表示層自身を湾曲させて湾曲ディスプレイを形成している。この付加フィルムを、例えば事前に伸長し、ディスプレイに接着した後、その収縮圧を開放することによってディスプレイを屈曲させてもよい。 As shown in FIG. 3 of the accompanying drawings, US 2006 / 0098153A1 (published May 11, 2006, SLIKKERVERER Peter J; BOUTEN Petrus Cornelius P; CIRKEL Peter A) discloses the same type of display, but is flat. After the panel display layer 106 is produced, the additional film 107 is adhered to the display layer, whereby the display layer itself is curved to form a curved display. For example, after the additional film is stretched in advance and adhered to the display, the display may be bent by releasing the contraction pressure.
フレキシブルディスプレイのように、これらの湾曲ディスプレイは湾曲画像を形成することができるが、これらのディスプレイはすべて所望の湾曲を得るために物理的に屈曲した表示画面に依存している。このような湾曲ディスプレイには、高コスト、材料効率および材料の多様性の制限、および、製造の困難性等の多くの不利な点がある。さらに、このタイプのディスプレイでは、実現可能な湾曲形状の種類が限られており、また特定の湾曲を持つディスプレイを一度製造すると、その湾曲を変えることができないため、デザインが限定されてしまう。また、湾曲ディスプレイの製造では、各製造ラインを特定の湾曲デザインに適合させる必要があるため、該ディスプレイは大量生産にはまだ不向きである。 Like flexible displays, these curved displays can form curved images, but all these displays rely on a physically bent display screen to obtain the desired curvature. Such curved displays have many disadvantages such as high cost, limited material efficiency and material diversity, and manufacturing difficulties. Further, in this type of display, the types of curved shapes that can be realized are limited, and once a display having a specific curvature is manufactured, the curvature cannot be changed, and thus the design is limited. Also, the manufacture of curved displays requires that each production line be adapted to a specific curved design, so that the displays are still not suitable for mass production.
従来技術の第三分野は、湾曲面にプロジェクションを用いるディスプレイに関する。例えば、US6727971(2004年4月27日公開,LUCAS Walter A)およびUS6906860(2005年6月14日公開,STARKWEATHER Gary K)には、添付図面の図4aおよび4bそれぞれに示したタイプのディスプレイが開示されている。両文献とも、少なくとも1つのプロジェクタ108と、画像が投影される湾曲スクリーン109とを備えたディスプレイを開示している。
The third field of the prior art relates to displays that use projections on curved surfaces. For example, US 6727971 (published April 27, 2004, LUCAS Walter A) and US 6906860 (published June 14, 2005, STARWEATHER Gary K) disclose a display of the type shown in FIGS. 4a and 4b of the accompanying drawings, respectively. Has been. Both documents disclose a display comprising at least one
このようなディスプレイは、公共の場ではよく知られており、Digital Dash社製の再構成可能なディスプレイまたは没入型ディスプレイ等の多くの用途に用いられている。しかし、これらのディスプレイは、大きな空間が求められると同時に、プロジェクション技術に限定されるという不利な点がある。さらに、これらのディスプレイは一般的に、プロジェクションシステムのみではなく、該プロジェクションシステムと湾曲スクリーンとを併せてディスプレイを構成するものとされている。 Such displays are well known in public places and are used in many applications such as a reconfigurable display or immersive display made by Digital Dash. However, these displays have the disadvantage that they require a large space and are limited to projection technology. Furthermore, these displays are not limited to a projection system, but are generally configured by combining the projection system and a curved screen.
従来技術の最終分野は、ヘッドマウントディスプレイ用途に関する。このような用途に用いられるディスプレイは、該ディスプレイからの光を、観察者の網膜に集光するために念入りに設計された光学システムを通常用いる。光学システムとしてはできるだけコンパクトな装置を用いる。 The final field of the prior art relates to head mounted display applications. The display used for such applications typically uses an optical system that is carefully designed to focus the light from the display onto the viewer's retina. Use as compact an optical system as possible.
例えば、添付図面の図5には、US6304303(2001年10月16日公開,YAMANAKA Atsushi)に開示されているような、ヘッドマウントディスプレイに用いられるディスプレイが示されている。該ディスプレイは、ディスプレイのサイズおよび重量を軽減すると共に、視野角を広げるために、2つの反射面110および111を持つ折り返し光路技術を用いる。しかし、このようなディスプレイは、湾曲なしに高品質な画像を提供することを課題としている。
For example, FIG. 5 of the accompanying drawings shows a display used for a head-mounted display as disclosed in US Pat. No. 6,304,303 (published on Oct. 16, 2001, YAMANAKA Atsushi). The display uses a folded optical path technique with two
添付図面の図6に示すように、US5515122(1996年5月7日公開,MORISHIMA Hideki;MTSUMURA Susumu;TANIGUCHI Naosato;YOSHINAGA Yoko;KOBAYASHI Shin;SUDO Toshiyuki;KANEKO Tadashi;NANBA Norihiro;AKIYAMA Takeshi)には、同じタイプのディスプレイが開示されているが、該ディスプレイはレンズシステム112と反射層113および114とを併用するというまったく異なる技術を用いて、観察者が見る画像の存在感および現実性を向上するために仮想の湾曲画像115を作成している。
As shown in FIG. 6 of the accompanying drawings, US55515122 (published on May 7, 1996, MORISHIMA Hideki; MTSUMURA Susumu; TANIGUCHI Naosato; Although the same type of display is disclosed, the display uses an entirely different technique of combining lens system 112 and
GB2437553(2007年10月31日公開,EVANS Allan;CURD Alistair Paul;WYNNE−POWELL Thomas Matthew)には、多重奥行画像を単一のディスプレイパネルから作成する二重奥行ディスプレイおよび多重奥行ディスプレイの一群が開示されている。異なる光路から異なる奥行効果を提供するために、ディスプレイパネルの前面から短距離だけ離れた位置に光学部材が配置されている。偏光効果および部分反射を利用することによって、異なる長さの光路ごとに異なる画像が作成され、異なる平面から作り出されたように見える。これらの画像を時系列に並べる、または、空間的に点在させることによって、多重奥行効果を得ることができる。 GB2437553 (published October 31, 2007, EVANS Allan; CURD Alistair Paul; WYNNE-POWELL Thomas Matthew) discloses a group of double depth displays and multiple depth displays that create multiple depth images from a single display panel. Has been. In order to provide different depth effects from different optical paths, an optical member is disposed at a short distance from the front surface of the display panel. By utilizing the polarization effect and partial reflection, different images are created for different lengths of the light path and appear to have been created from different planes. By arranging these images in time series or spatially interspersed, a multiple depth effect can be obtained.
GB2437553に記載の実施形態が、添付図面の図7aおよび7bに示されている。第1の部分反射体115および第2部分反射体116は、第1の部分反射体115および第2の部分反射体116の間に配置されている偏光調整光学素子117を持つ液晶ディスプレイ(LCD)パネル114の前に配置されている。第1の部分反射体115および第2部分反射体11は、奥行シフトされた画像を形成するのに十分な空間だけ互いに離れている。LCDパネル114に表示された異なる2つの画像からの光は、それぞれ観察者へと向かう異なる光路に沿って移動する。図7bに示すように、第1の画像をエンコードしている光は、光学システムを直接透過して、観察領域へと進む。一方、図7aに示すように、第2の画像をエンコードしている光は、折り返されている光路118を通って、観察者に到達する。光路118および119の長さが異なる結果、第1の画像はLCD114の位置で観察されるのに対して、LCDの第2画像120は奥行がシフトされ、LCDの下方で観察される。そのため、観察者は画像を異なる奥行平面で観察することになる。
The embodiment described in GB2437553 is shown in Figures 7a and 7b of the accompanying drawings. The first
このタイプのディスプレイは、複数のディスプレイパネルを用いた多重奥行ディスプレイよりも、例えばコスト、輝度、および、ボリューム等の点から、明らかに有利な点を持つ。しかし、これらのディスプレイの主目的は、別々の奥行を持つ2つ以上の画像を作成することである。加えて、このようなディスプレイにおける光学システムの部分反射体は、互いに平行であり、なおかつ、ディスプレイの表示画面に対して平行である。 This type of display has distinct advantages over multiple depth displays using multiple display panels, for example in terms of cost, brightness and volume. However, the main purpose of these displays is to create two or more images with different depths. In addition, the partial reflectors of the optical system in such a display are parallel to each other and parallel to the display screen of the display.
同じディスプレイから、2つの画像を独立して観察者に表示する必要がある場合、画像間で漏洩またはクロストークが生じることがある。これは、ディスプレイに送られた画像データを調整することによって補正できる。しかし、クロストークを効果的に除去することができたとしても、コントラストの損失という問題もある。 If two images need to be displayed to the viewer independently from the same display, leakage or crosstalk may occur between the images. This can be corrected by adjusting the image data sent to the display. However, even if the crosstalk can be effectively removed, there is a problem of loss of contrast.
EP0953962(1999年11月3日公開,JONES Graham;HOLLIMAN Nicolas)には、3Dディスプレイおよびデュアルビューディスプレイにおけるクロストーク補正が開示されている。これらの2つのタイプのディスプレイにおいては、クロストークは対称性および色依存性を持つ傾向にある。換言すれば、画像1から画像2への漏洩は、画像2から画像1への漏洩と同じであり、かつ、画像の赤色成分、緑色成分、および、青色成分についても同じである。 EP 0953962 (published November 3, 1999, JONES Graham; HOLLIMAN Nicolas) discloses crosstalk correction in 3D displays and dual view displays. In these two types of displays, crosstalk tends to be symmetric and color dependent. In other words, the leakage from the image 1 to the image 2 is the same as the leakage from the image 2 to the image 1, and the same applies to the red component, the green component, and the blue component of the image.
GB2437553には、同じクロストーク補正の基本原理が開示されているが、本文献ではクロストーク補正を二重奥行ディスプレイに適用している。このタイプのディスプレイでは、クロストークは色に依存するのと同様に、どの平面から漏洩が発生しているのかにも依存する。 GB2437553 discloses the same basic principle of crosstalk correction, but in this document, crosstalk correction is applied to a double depth display. In this type of display, crosstalk depends on the plane from which leakage occurs, as well as on color.
GB2449682(2008年12月3日公開,Gay Gregory; WALTON Harry Garth)には、標準的な平坦画像を非平坦画像に変換する光学システムが開示されている。この光学システムは、少なくとも一方が湾曲した反射層121,122と、標準的な平坦画像モードと非平坦画像モードとを電気的に切替えるための切替え可能な均一な付加LCセルとに基づいた折り返し光学的光路技術を用いる。GB2449682に記載されている実施形態を添付図面の図8aおよび8bに示す。図8aに示すように、切替え可能な付加半波長板123をオフにすると、光は光学システムを直接透過して、観察領域へと進む。一方、図8bに示すように、付加切替え可能な半波長板123をオンにすると、光は二重反射光路124を進む。反射偏光子122が持つ湾曲形状および二重反射光路124に起因して、ディスプレイの縁部分に向かうほど光学光路が長いため、表示画像125は湾曲した外観を持って見える。 GB 2449682 (published December 3, 2008, Gay Gregory; WALTON Harry Garth) discloses an optical system that converts a standard flat image into a non-flat image. The optical system is a folded optics based on at least one curved reflective layer 121, 122 and a switchable uniform additional LC cell for electrically switching between a standard flat image mode and a non-flat image mode. Use optical path technology. The embodiment described in GB2449682 is shown in Figures 8a and 8b of the accompanying drawings. As shown in FIG. 8a, when the switchable additional half-wave plate 123 is turned off, the light passes directly through the optical system and proceeds to the observation region. On the other hand, as shown in FIG. 8b, when the half-wave plate 123 that can be additionally switched is turned on, the light travels through the double reflection optical path 124. Due to the curved shape of the reflective polarizer 122 and the double reflection optical path 124, the optical optical path is longer toward the edge of the display, so that the display image 125 appears to have a curved appearance.
これらのタイプのディスプレイは、標準的な2Dモードと湾曲外観モードとを電気的に切替える能力によって、非平坦画像を従来のフラットディスプレイから形成することができる。しかし、切替えには付加LCセルが求められるため、さらなるコストが必要となる上、両方の画像モードにおいてクロストークが増えるため、ディスプレイの画像品質が悪化してしまう。加えて、反射フィルムは固定配置されているため、製造段階で湾曲外観モードにおいて表示される画像の湾曲を決定する必要があり、その後固定される。 These types of displays can form non-flat images from conventional flat displays due to the ability to electrically switch between standard 2D mode and curved appearance mode. However, since an additional LC cell is required for switching, further cost is required, and crosstalk increases in both image modes, which deteriorates the image quality of the display. In addition, since the reflective film is fixedly arranged, it is necessary to determine the curvature of the image displayed in the curved appearance mode in the manufacturing stage, and is then fixed.
以下の説明において、システムのいかなる要素であっても「平坦」と表現されたものは、平面であり、ディスプレイ装置に平行なことを意味する。その他のもの、例えば、平面であるがディスプレイ装置に対して傾いているもの、または、部分的あるいは継続的に1つ以上の方向に湾曲しているものは、以下の説明において「非平坦」と表現される。 In the following description, any element of the system expressed as “flat” means a plane and parallel to the display device. Others, such as those that are planar but tilted with respect to the display device, or that are partially or continuously curved in one or more directions are referred to as “non-flat” in the following description. Expressed.
本発明に係る第1の形態によれば、視認される画像の面形状を変化させるための光学システムであって、間隙を介した第1および第2の部分反射体を備え、上記第1および第2の部分反射体の少なくとも一方は、非平坦な第1の形状と、上記第1の形状とは異なる少なくとも1つの第2の形状との間を選択的に切替え可能であり、上記第1および第2の部分反射体は、第1の反射体に入射する光の光路を形成し、上記光路は、第1の反射体から第2の反射体へと向かう部分透過と、第2の反射体から第1の反射体へと戻る部分反射と、第1の反射体から第2の反射体へと向かう部分反射と、第2の反射体を通る部分反射とを少なくとも備えていることを特徴とする光学システムが提供される。 According to the first aspect of the present invention, there is provided an optical system for changing the surface shape of a visually recognized image, comprising first and second partial reflectors with a gap between them. At least one of the second partial reflectors can be selectively switched between a non-flat first shape and at least one second shape different from the first shape. And the second partial reflector forms an optical path of light incident on the first reflector, and the optical path includes partial transmission from the first reflector to the second reflector and second reflection. At least a partial reflection returning from the body to the first reflector, a partial reflection from the first reflector toward the second reflector, and a partial reflection passing through the second reflector. An optical system is provided.
この代わりの構成として、上記第1および第2の反射体による反射の間に反射されなかった光が、上記第2の反射体から出射されるのを実質的に防ぐように構成されており、
上記第2の部分反射体に初めて入射した光が上記光学システムから抜け出さない光学システムに変更してもよい。
As an alternative configuration, it is configured to substantially prevent light that has not been reflected during reflection by the first and second reflectors from being emitted from the second reflector,
The light may be changed to an optical system in which the light incident on the second partial reflector for the first time does not escape from the optical system.
少なくとも一方の反射偏光子の形状を変えて、光路を変えずに光路長だけを変更することによって、光学システムは、平坦画像モードと非平坦画像モードとの間、または、非平坦画像モードと他の非平坦画像モードとの間を切替わることができる。 By changing the shape of at least one of the reflective polarizers and changing only the optical path length without changing the optical path, the optical system can be switched between flat image mode and non-flat image mode, or between non-flat image mode and others. Between the non-flat image modes.
上記第2の形状は、平坦であってもよい。これに代わる別の構成としては、上記第2の形状は、非平坦であってもよい。 The second shape may be flat. As another configuration instead of this, the second shape may be non-flat.
上記第1および第2の反射体の少なくとも一方は、選択的に切替え可能であり、上記第1および第2の反射体の一方を備えており、他方は固定形状であってもよい。上記固定形状は、平坦であってもよい。これに代わる別の構成としては、上記固定形状は、非平坦であってもよい。 At least one of the first and second reflectors can be selectively switched, and includes one of the first and second reflectors, and the other may have a fixed shape. The fixed shape may be flat. As another configuration instead of this, the fixed shape may be non-flat.
上記第1および第2の反射体の他方は、非平坦な第3の形状と上記第3の形状とは異なる第4の形状との間を選択的に切替え可能であってもよい。上記第4の形状は、平坦であってもよい。これに代わる別の構成としては、上記第4の形状は、非平坦であってもよい。上記第3の形状は、上記第1の形状の鏡像であってもよい。上記第4の形状は、上記第2の形状の鏡像であってもよい。 The other of the first and second reflectors may be selectively switchable between a non-flat third shape and a fourth shape different from the third shape. The fourth shape may be flat. As another configuration instead of this, the fourth shape may be non-flat. The third shape may be a mirror image of the first shape. The fourth shape may be a mirror image of the second shape.
上記第1および/または第3の形状は、凸状または凹状の画像を形成するために、少なくとも1つの方向に連続的に湾曲していてもよい。 The first and / or third shapes may be continuously curved in at least one direction to form a convex or concave image.
上記第1および/または第3の形状は、少なくとも1つの方向に部分的に湾曲していてもよい。 The first and / or third shape may be partially curved in at least one direction.
上記第1および/または第3の形状は、曲がりくねった切断面を有していてもよい。 The first and / or third shape may have a serpentine cut surface.
上記第1および/または第3の形状は、複数の平坦部材を備えており、隣り合う上記平坦部材は、縁に沿って互いに接触しており、かつ、0°よりも大きくなおかつ180°より小さい角度をなしていてもよい。 The first and / or the third shape include a plurality of flat members, and the adjacent flat members are in contact with each other along the edge, and are larger than 0 ° and smaller than 180 °. An angle may be formed.
上記第1および/または第3の形状は、平面であるが、少なくとも1つの方向に傾いていてもよい。 The first and / or third shape is a plane, but may be inclined in at least one direction.
上記第1および/または第3の形状は、平坦および非平坦な領域を有していてもよい。 The first and / or third shape may have flat and non-flat regions.
上記第1および/または第3の形状は、同一平面上にない複数の平坦および/または非平坦な領域を有していてもよい。 The first and / or third shape may have a plurality of flat and / or non-flat regions that are not on the same plane.
上記第1および第3の形状は、少なくとも相似形であり、いずれの箇所も互いに平行であってもよい。 The first and third shapes are at least similar and may be parallel to each other.
上記光路を通過している間に、光の偏光を変化させるように構成されていてもよい。上記光学システムは、上記光路を通過している間に、上記第2の部分反射体への入射と、上記第1の部分反射体からの反射との間で光の偏光を変化させるように構成されていてもよい。 It may be configured to change the polarization of light while passing through the optical path. The optical system is configured to change the polarization of light between incident on the second partial reflector and reflection from the first partial reflector while passing through the optical path. May be.
上記光学システムは、上記画像の歪みを少なくとも部分的に補正するためのレンズ構成を備えていてもよい。 The optical system may include a lens configuration for at least partially correcting the distortion of the image.
上記光学システムは、少なくとも1つの4分の1波長板を備えていてもよい。上記光学システムは、上記第1および第2の部分反射体の間に、上記4分の1波長板あるいは第2の4分の1波長板を備えていてもよい。上記4分の1波長板あるいは第1の4分の1波長板は、上記第2の部分反射体とは反対側に位置する上記第1の部分反射体側に配置されていてもよい。 The optical system may comprise at least one quarter wave plate. The optical system may include the quarter-wave plate or the second quarter-wave plate between the first and second partial reflectors. The quarter-wave plate or the first quarter-wave plate may be disposed on the first partial reflector side that is located on the opposite side of the second partial reflector.
上記第1の反射体は、第1のパーシャルミラーを備えていてもよい。上記第1のパーシャルミラーは、パターンミラーを備えていてもよい。上記第1のパーシャルミラーは、集光レンズアレイと関連してパターンミラーを備えていてもよい。上記4分の1波長板あるいは上記第2の4分の1波長板、および、上記パターンミラーは統合セルを形成してもよい。上記4分の1波長板あるいは上記第2の4分の1波長板は、パターン化されており、上記パターンミラーの反射領域に位相差部が配置されており、上記パターンミラーの透過領域に非位相差部が配置されていてもよい。 The first reflector may include a first partial mirror. The first partial mirror may include a pattern mirror. The first partial mirror may include a pattern mirror in association with the condenser lens array. The quarter-wave plate or the second quarter-wave plate and the pattern mirror may form an integrated cell. The quarter-wave plate or the second quarter-wave plate is patterned, and a phase difference portion is disposed in the reflection region of the pattern mirror, and is not in the transmission region of the pattern mirror. A phase difference portion may be arranged.
上記第1の反射体は、第1の反射偏光子を備えていてもよい。 The first reflector may include a first reflective polarizer.
上記第2の反射体は、第2の反射偏光子を備えていてもよい。上記第2の反射偏光子は、コレステリック反射体を備えていてもよい。上記第2の反射偏光子は、非平坦であり、上記第1の部分反射体からの光が略正常に上記第2の反射偏光子に入射するように、該光を向き直させる第1のプリズムフィルムを備えていてもよい。上記光学システムは、上記第1のプリズムフィルムに入射する光の方向に、上記第2の反射偏光子からの光を向き直させる第2のプリズムフィルムを備えていてもよい。 The second reflector may include a second reflective polarizer. The second reflective polarizer may include a cholesteric reflector. The second reflective polarizer is non-flat, and the first reflective polarizer redirects the light so that the light from the first partial reflector is substantially normally incident on the second reflective polarizer. A prism film may be provided. The optical system may include a second prism film that redirects light from the second reflective polarizer in a direction of light incident on the first prism film.
上記第2の反射体は、第2のパーシャルミラーを備えていてもよい。 The second reflector may include a second partial mirror.
上記光学システムは、ファラデー回転子を備えていてもよい。上記ファラデー回転子は、45°の偏光回転をさせるように構成されていてもよい。 The optical system may include a Faraday rotator. The Faraday rotator may be configured to rotate the polarization by 45 °.
上記光学システムは、入力直線偏光子を備えていてもよい。 The optical system may include an input linear polarizer.
上記光学システムは、出力直線偏光子を備えていてもよい。 The optical system may include an output linear polarizer.
本発明に係る第2の形態によれば、ディスプレイ装置の画像表示面における画像または画像シーケンスの光を調整するための上記ディスプレイ装置と、本発明に係る第1の形態の光学システムとを備え、上記装置と上記第2の部分反射体との間に、上記第1の部分反射体が配置されていることを特徴とするディスプレイを提供できる。 According to a second aspect of the present invention, the display apparatus for adjusting light of an image or an image sequence on the image display surface of the display apparatus, and the optical system according to the first aspect of the present invention are provided. A display can be provided in which the first partial reflector is disposed between the device and the second partial reflector.
上記ディスプレイは、液晶装置、プロジェクションディスプレイ装置、有機発光ダイオード装置、プラズマ発光装置、および、陰極線管のうち、少なくとも1つを備えていてもよい。 The display may include at least one of a liquid crystal device, a projection display device, an organic light emitting diode device, a plasma light emitting device, and a cathode ray tube.
上記ディスプレイは、機器ディスプレイ(例えば、自動車用)、宣伝用ディスプレイ、没入型ディスプレイ、娯楽用ディスプレイ、テレビ用ディスプレイ、あるいは、高い芸術性および現実性の付加がユーザに求められるような他のディスプレイのうち、少なくとも1つを備えていてもよい。 The display may be a device display (eg, for an automobile), an advertising display, an immersive display, an entertainment display, a television display, or any other display where high artistic and realism is required by the user. Of these, at least one may be provided.
上記ディスプレイは、上記第1および第2の反射体による画像の歪み、あるいは、非平坦な上記第1および第2の反射体のいずれかに一方による画像の歪みの少なくとも一部を補正するために、画素を再マッピングする画像処理装置を備えていてもよい。 In order to correct at least a part of the image distortion caused by the first and second reflectors or the image distortion caused by one of the non-flat first and second reflectors. An image processing device for remapping pixels may be provided.
上記ディスプレイは、想定外の光路を通って上記光学システムから抜け出る光の少なくとも一部を補正するために、画素のカラーチャネルを再マッピングする画像処理装置を備えていてもよい。 The display may include an image processing device that remaps the color channels of the pixels to correct at least a portion of the light exiting the optical system through an unexpected light path.
上記ディスプレイは、上記画像の少なくとも一部の見かけ上の輝度の少なくとも一部を向上させるために、画素のグレーレベルを調整する画像処理装置を備えていてもよい。 The display may include an image processing device that adjusts a gray level of a pixel in order to improve at least a part of an apparent luminance of at least a part of the image.
上記光学システムは、上記装置に取り付けられた取り外し可能な付属部品を備えていてもよい。 The optical system may comprise a removable accessory attached to the device.
上記ディスプレイは、タッチパネルを含んでいてもよい。 The display may include a touch panel.
このため、視認される画像の「面」形状の変更が可能な構成にすることができる。例えば、従来または変更されていないディスプレイ装置を用いて、該ディスプレイ装置によって形成された平坦または略平坦な画像を、例えば湾曲画像あるいは傾斜画像等の非平坦画像に変換することができる。この非平坦画像は、さらに他の非平坦画像または平坦画像を形成するように変更することができる。 For this reason, it can be set as the structure which can change the "surface" shape of the image visually recognized. For example, a conventional or unmodified display device can be used to convert a flat or substantially flat image formed by the display device into a non-flat image such as a curved image or a tilted image. This non-flat image can be further modified to form another non-flat image or a flat image.
また、比較的単純な方法によって非平坦画像から平坦画像を作成することができる。例えば、フレキシブルディスプレイ装置あるいは湾曲ディスプレイ装置を用いて、該ディスプレイ装置によって形成された非平坦画像を平坦画像に変換することができる。この平坦画像は、さらに非平坦画像に変更することができる。 In addition, a flat image can be created from a non-flat image by a relatively simple method. For example, a non-flat image formed by the display device can be converted into a flat image using a flexible display device or a curved display device. This flat image can be further changed to a non-flat image.
これは、一般的に利用可能であり、比較的低コストの光学部材によって享受することができる。視野の自由および画像解像度は、基本的なディスプレイ装置のものと同等あるいは略同等な可能性がある。そのため、芸術的に所望の外観あるいは目立った外観が提供され得る。 This is generally available and can be enjoyed by a relatively low cost optical member. The freedom of field of view and image resolution may be equivalent or nearly equivalent to those of a basic display device. Therefore, an artistically desired appearance or a conspicuous appearance can be provided.
本発明の上述あるいは他の目的、機能、および、利点は、後述の本発明に関する詳細な説明と共に、添付図面によって、よりよく理解することができる。 The above and other objects, functions, and advantages of the present invention can be better understood with reference to the accompanying drawings in conjunction with the following detailed description of the present invention.
図面において、同一の参照番号および参照文字は、同一の部材を示している。 In the drawings, the same reference numerals and reference characters indicate the same members.
本発明の実施形態に係るすべての図面において、観察者に達する光の光路のみを図示している。図面を分かりやすくするために、ディスプレイ装置の主要な動作に寄与していない別の光は省略している。 In all the drawings according to the embodiments of the present invention, only the optical path of light reaching the observer is illustrated. In order to make the drawings easier to understand, other light that does not contribute to the main operation of the display device is omitted.
さらに、Rは、右回りの円偏光を意味するために用いられており、Lは、左回りの円偏光を意味するために用いられている。記号
は、自身の電界ベクトルが図の紙面上にある直線偏光を示すために用いられており、記号
は、電界が図の紙面に対して垂直な直線偏光を示すために用いられている。
Further, R is used to mean clockwise circularly polarized light, and L is used to mean counterclockwise circularly polarized light. symbol
Is used to indicate linearly polarized light whose electric field vector is on the paper of the figure.
Is used to show linearly polarized light whose electric field is perpendicular to the drawing sheet.
システムのいかなる要素であっても「平坦」と表現するものは、平面であり、ディスプレイ装置に平行なことを意味する。その他のもの、例えば、平面であるがディスプレイ装置に対して傾いているもの、または、部分的あるいは継続的に1つ以上の方向に湾曲しているものは、以下において「非平坦」と表現する。 Any element of the system that is expressed as “flat” means flat and parallel to the display device. Others, such as those that are planar but tilted with respect to the display device, or that are partially or continuously curved in one or more directions, are referred to below as "non-flat" .
加えて、以下で用いられている「擬似湾曲」という用語は、実質的に平面であり、ディスプレイパネルに平行な面を歪ませたものであれば、いかなる形のものをも意味する。例えば「擬似湾曲外観」という用語も、「湾曲した外観」、「楔形の外観」、「正弦波状の外観」、「階段状の外観」、または、「傾斜した外観」を意味する。さらに「擬似湾曲画像」という用語も、部分的あるいは継続的に湾曲した画像、または、傾斜した画像を意味するものであり、平面ではなく、ディスプレイに平行でないものであれば、いかなる種類の画像をも意味する。 In addition, the term “pseudo-curve” used below means any shape that is substantially planar and distorts a plane parallel to the display panel. For example, the term “pseudo-curved appearance” also means “curved appearance”, “wedge-shaped appearance”, “sinusoidal appearance”, “step-like appearance”, or “tilted appearance”. Furthermore, the term “pseudo-curved image” means a partially or continuously curved image or an inclined image, and any kind of image is acceptable as long as it is not flat and not parallel to the display. Also means.
図9aおよび9bに示すディスプレイは、光を出射可能であり、略平坦な表示画面を持つディスプレイ装置1を備えている。第1および第2の部分反射体3および5は、それぞれディスプレイ装置1の前(ディスプレイ装置1の観察者側)に配置されている。偏光調整光学素子2はディスプレイ装置1と第1の部分反射体3との間に配置されており、偏光調整光学素子4はディスプレイ装置1と部分反射体3および5との間に配置されている。部分反射体3および5は、擬似湾曲外観を持つ画像を作成するのに適した形状をしている。
The display shown in FIGS. 9a and 9b includes a display device 1 that can emit light and has a substantially flat display screen. The first and second
例えば、部分反射体3および5は、一偏光状態にある光を反射し、その直交状態にある光を透過するように構成されていてもよいし、あるいは、部分的に反射させる他のタイプの反射ミラー(または反射部材を組合わせたもの)であってもよい。偏光調整光学素子2および4は、少なくとも1つの偏光状態にある光のうち、光学素子2および4のいずれかあるいは双方を通る光の方向を変えるように構成されている。
For example, the
ディスプレイは、標準的な平坦な2D画像を表示するモードと、擬似湾曲外観を持つ画像を表示するモードとの間で切替わるように機能してもよい。 The display may function to switch between a mode that displays a standard flat 2D image and a mode that displays an image with a pseudo-curved appearance.
擬似湾曲モードあるいは「非平坦画像モード」では、図9aに示すように、ディスプレイ装置1に表示されている画像、あるいは、画像シーケンスからの光が、1人以上の観察者8が位置する広大な観察領域まで到達するように要素1〜5は構成されている。光は第1の部分反射体3によって少なくとも一部が透過され、第2部分反射体5へと向かう。第2の部分反射体2はその光の少なくとも一部を第1の部分反射体3に反射し、第1の部分反射体3ではその入射光の少なくとも一部を再び第2の部分反射体5に反射する。第2の部分反射体5は反射されてきた光の少なくとも一部を観察領域に向けて透過する。これによって、透過光は「二重反射」光路6を通って観察者8に到達する。ディスプレイは、画像または画像シーケンスをエンコードしている光が出射されないように、すなわち部分反射体3および5を直接透過して観察者8に達しないように構成されている。部分反射体3および5は、画像または画像シーケンスをエンコードしている光に、異なる位置で同じ光路長を持たせないように構成されており、好ましくは「擬似湾曲」形状機能を持つように構成されている。これによって、ディスプレイは、観察者8が非平坦画像を視認できるように擬似湾曲外観を持つ。
In the pseudo-curve mode or “non-flat image mode”, as shown in FIG. 9A, an image displayed on the display device 1 or light from an image sequence is a vast area where one or more observers 8 are located. Elements 1 to 5 are configured to reach the observation region. The light is at least partially transmitted by the first
標準2Dモードあるいは「平坦画像モード」では、図9bに示すように、ディスプレイ装置1に表示されている画像、あるいは、画像シーケンスからの光は、擬似湾曲モードと同じ「二重反射」光路6を通る。しかし、部分反射体3および5の形状は、擬似湾曲形状から平坦形状に変えられている。これがディスプレイ装置1から出射された光が通る光路に影響を与える結果、平坦に見える画像となる。本実施形態においては、第1の部分反射体3は、第1の非平坦形状(図9a)と第2の平坦形状(図9b)との間を選択的に切替え可能であり、第2の部分反射体5は、第3の非平坦形状(図9a)と第4の平坦形状(図9b)との間を選択的に切替え可能である。
In the standard 2D mode or “flat image mode”, as shown in FIG. 9b, the image displayed on the display device 1 or the light from the image sequence travels through the same “double reflection” optical path 6 as in the pseudo-curved mode. Pass through. However, the shapes of the
双方の部分反射体3および5を十分に互いの近くに移動した場合、すべての方向において「二重反射」光路6の長さは短くなり、部分反射体3および5の間で生じる二重反射7は光路全長に比して極少量のものになる。光はディスプレイ装置1から観察領域まで直接光路を通っているように見えるため、画像は平坦に見えると共に、実質的にディスプレイ装置1の位置に見える。その代わりに、二重反射7が極少量となるほど部分反射体3および5を互いの近くに移動しない場合、画像は平坦に見えるが、奥行はディスプレイ装置1の下方にシフトされるため好ましい。
If both
標準2Dモードあるいは擬似湾曲モードにおいて、光が「二重反射」光路6を通るか否かは、部分反射体3および5の双方の形状に依存しており、いくつかの異なる方法によって制御され得る。これらの例については、本発明において実施可能な形態についての後の詳細な説明において説明する。
Whether in standard 2D mode or pseudo-curve mode, the light passes through the “double reflection” optical path 6 depends on the shape of both the
標準2Dモードおよび擬似湾曲モードのいずれにおいても、「二重反射」光路6を通らない光が、第2の部分反射体5から観察者8側に透過するのを防ぐように、部材2〜5を備える光学システムを構成してもよい。例えば、ディスプレイ装置1から出射された後、第1の部分反射体3によって部分的に透過された光のように、第2の部分反射体5に初めて入射した光は、光学システムから抜け出るのが防がれる。この構成の具体例については、以下に詳細に説明する。
In both the standard 2D mode and the pseudo-bending mode, members 2 to 5 are used so as to prevent light that does not pass through the “double reflection” optical path 6 from being transmitted from the second
ディスプレイ装置1は、同じ機能を持っているものであれば、異なるタイプのうちの1つであればよい。このようなタイプには、従来のフラットパネルディスプレイ、フレキシブルディスプレイ、湾曲ディスプレイ、および、等角ディスプレイ等がある。液晶ディスプレイ(LCD)およびプロジェクションディスプレイシステム等の空間光変調器ディスプレイ、ならびに、陰極線管(CRT)、プラズマディスプレイパネル(PDP)、および、有機発光ダイオードディスプレイ(OLED)等の放射型ディスプレイは、すべて擬似湾曲ディスプレイに適用され得るディスプレイ装置の例であるが、必ずしもこれに限定されるわけではない。空間光変調器ディスプレイの場合、ディスプレイ装置は通常光源を有している。 The display device 1 may be one of different types as long as it has the same function. Such types include conventional flat panel displays, flexible displays, curved displays, and isometric displays. Spatial light modulator displays such as liquid crystal displays (LCDs) and projection display systems, and emissive displays such as cathode ray tubes (CRTs), plasma display panels (PDPs), and organic light emitting diode displays (OLEDs) are all simulated. Although it is an example of the display apparatus which can be applied to a curved display, it is not necessarily limited to this. In the case of a spatial light modulator display, the display device usually has a light source.
図10aおよび10bには、図9aおよび9bに示したタイプのディスプレイが示されている。本実施形態では、図10aおよび10bに示すように、ディスプレイ装置1は光学層の束の下方に配置されている。擬似湾曲モードおよび標準2Dモードのいずれにおいても用いられる光学部材は同じである。一連の層は以下の通りである。 10a and 10b show a display of the type shown in FIGS. 9a and 9b. In the present embodiment, as shown in FIGS. 10a and 10b, the display device 1 is disposed below the bundle of optical layers. The optical members used in both the pseudo curve mode and the standard 2D mode are the same. The series of layers is as follows.
第1の吸収「入力」直線偏光子9は、ディスプレイ装置1の前に配置されている。吸収直線偏光子は、例えば垂直偏光された光のように、一偏光状態にある光を透過すると共に、例えば水平偏光された光のように、それに直交する光を吸収する部材である。
A first absorption “input”
第1の固定4分の1波長板10は、第1の直線偏光子9の上に配置されており、自身を通過する直線偏光状態にある2つの光の間に、4分の1位相差を生じさせる。このようなフィルムは、入射した直線偏光を円偏光に変換、あるいは、その逆に変換するように構成されている。第1の4分の1波長板10は、複屈折材料からなる適当な厚さのフィルムをただ備えていてもよいが、このようなフィルムは単一波長に対してのみ4分の1波長機能を実行する。このため、第1の4分の1波長板10は複数の複屈折層から構成してもよい。これによって、可視スペクトルの波長域に渡ってより好適な広帯域の4分の1波長板として機能させることができる。このようなフィルムは、日本の日東電工社、日本の住友電工社、および、他の企業によって製造されている。
The first fixed
第1の部分反射体3は、部分的に反射させると共に、部分的に透過させるミラーを備えている。第1のパーシャルミラー3は、略半分の入射光を反射すると共に、略半分の入射光を透過するため、「50%」ミラーと称すこともできる。
The first
第1のパーシャルミラー3は、透明基板へのアルミニウム等の金属膜のコーティング、あるいは、透明誘電体層(誘電体ミラーとも称される)のコーティングによって得ることができる。部分反射は、一部分が均一に透明な反射層の使用、あるいは、透過性の隙間または孔を持つ非透過性ミラーの使用によって実現される。これらの隙間あるいは孔のサイズが肉眼で視認できるサイズよりも小さい場合、隙間あるいは孔は目に見えないため、ミラーは部分的に反射性と部分的に透過性とを持つように見える。これらの隙間または孔は、規則正しい模様で形成してもよいし、少なくともランダム性を持つデザインおよび/またはモアレ縞および電位回折を防ぐための空間位置に形成してもよい。さらに他の方法としては、規則正しい模様に起因する潜在的なモアレ縞の軽減を助長するために、空間ごとに異なる反射率を持つパーシャルミラーを形成する方法がある。パーシャルミラーの反射率は、位置に応じて金属膜の膜厚を薄くすることによって、または、位置に応じて空間デザインを調整することによって、位置の機能として異ならせることができる。
The first
金属膜によって構成されているミラーについては、均一な部分反射体を得るために、以下の2つの理由から隙間または孔を使用することが好ましい。1つは、再生可能であり、かつ、均一な反射率を持つ均一な膜を得るために、膜厚を正確に制御することが難しいためである。そしてもう1つは、孔を持つミラーにおける偏光状態に対する反射率の依存性が、均一な部分反射ミラーにおける上記の依存性よりも弱い可能性があるためである。 For a mirror made of a metal film, it is preferable to use a gap or a hole for the following two reasons in order to obtain a uniform partial reflector. One is that it is difficult to accurately control the film thickness in order to obtain a uniform film that can be reproduced and has a uniform reflectance. The other is that the dependency of the reflectance on the polarization state in the mirror having a hole may be weaker than the above-described dependency in the uniform partial reflection mirror.
しかし、以下に説明するすべての実施形態においては、第1の部分反射体3は以上で説明したいかなるタイプのパーシャルミラーであってもよく、該第1の部分反射体3から透過または反射される光の割合は、表示する所望の画像の相対輝度を制御するために異ならせてもよい。
However, in all the embodiments described below, the first
第2の4分の1波長板11は、第1の部分反射体3の上に配置されている。この第2の4分の1波長板11は、第1の4分の1波長板10と同じ光学的特性を備えていてもよい。しかし、4分の1波長板10および11は、それぞれ光学システム内において、自身の速軸上の異なる位置に配置してもよい。
The second quarter-
第2の部分反射体5は、(「第2の」)反射直線偏光子を備えている。反射偏光子は、一偏光状態にある光を透過すると共に、その直交状態にある光を吸収する部材である。このような偏光子は、例えば、Moxtec社で製造されているタイプのワイヤグリッド偏光子、または、3M社で製造されているデュアル輝度向上フィルム(DBEF)等の複屈折性誘電性干渉スタックを備えていてもよい。
The second
光学システムにおける最後の部材は、第2の吸収「出力」直線偏光子12である。この第2の直線偏光子12は出口偏光子として使用されており、第1の吸収直線偏光子9と同じ光学的特性を備えている。加えて、反射偏光子5が完璧であれば該反射偏光子5によって反射される光が、該反射偏光子5から漏れ出てしまった場合、第2の吸収直線偏光子12は、そのような間違った偏光状態を有する光を吸収するための除去偏光子としても機能する。また、この直線偏光子12は、ディスプレイからの周辺光の反射を軽減するためも用いられている。吸収偏光子12がなければ、反射偏光子5の透過軸に対して直交する偏光状態の光は、ディスプレイの上部から強く反射される。この反射された光は、明るい状況において、ディスプレイの視認と干渉してしまう可能性がある。吸収偏光子12は、このような反射光を防ぐまたは大きく減らすことができる。この周辺光の反射をさらに減らしたい場合には、出口直線偏光子12の上に反射防止コーティング膜を重ねればよい。出口偏光子12の除去偏光子としての役割は、ディスプレイの良好な動作には必ずしも必要なものではなく、推奨されるものに過ぎないので、以下に説明するすべての実施形態では出口偏光子12は省略してもよい。
The last member in the optical system is a second absorbing “output”
この直線偏光子12としては、非平坦形状のものを採用してもよい。この形状の変化によってディスプレイの動作方法が変わるわけではないが、ディスプレイ自身の芸術性を向上することができる。
As the
例えば、ディスプレイの視認画像13は、該ディスプレイの前面と平行であってもよい。このような視認効果は、例えば自動車での使用(特にダッシュボードディスプレイ)では車内の曲線に沿うことが求められるため好適である。逆に、ディスプレイの視認画像13は、該ディスプレイの前面と平行でなくてもよい。例えば、湾曲する方向が逆の方向であってもよい。このような視認効果は、観察者8にとっては珍しく、また意外性があるため、例えば宣伝用のディスプレイに適用して人目を引く効果をより向上させてもよい。 For example, the visual image 13 of the display may be parallel to the front surface of the display. Such a visual recognition effect is suitable for use in an automobile (particularly a dashboard display) because it is required to follow a curve in the vehicle. Conversely, the visual image 13 of the display may not be parallel to the front surface of the display. For example, the direction of bending may be the opposite direction. Such a visual recognition effect is unusual for the observer 8 and is surprising, and may be applied to, for example, an advertising display to further improve the eye-catching effect.
以下に説明するすべての実施形態においては、擬似湾曲ディスプレイの光学システムを構成する光学部材は、空中インターフェイスによって互いに離間されていてもよいし、層間屈折率整合手段によって、適当な屈折率を持つ部材(接着フィルム、接着流体、または、接着ポリマー等)を用いて互いに接合させてもよい。空隙が不要であり、かつ、屈折率整合部材だけでは埋められないほど層間の離間距離が大きい場合、適当な形状および屈折率を持つ一片のポリマーまたはガラスをシステム内に新たに導入してもよい。システム内のフレネル反射を軽減するためには層間屈折率整合が好適であり、またそのため電位損失および画像問題を軽減することができるが、実際には、用途よっては1つの構成が他の構成よりも好適である場合がある。システムに空隙を用いる場合は、1つ以上の隣接面に反射防止フィルムまたは反射防止コーティングを設けることが好ましい。 In all the embodiments described below, the optical members constituting the optical system of the pseudo-curved display may be separated from each other by an air interface, or members having an appropriate refractive index by the interlayer refractive index matching means. (Adhesive film, adhesive fluid, adhesive polymer, etc.) may be used to join each other. If the gap is not necessary and the separation distance between the layers is so large that it cannot be filled with only the refractive index matching member, a piece of polymer or glass having an appropriate shape and refractive index may be newly introduced into the system. . Interlayer index matching is preferred to reduce Fresnel reflections in the system, and can therefore reduce potential loss and image problems, but in practice one configuration may be better than the other in some applications. May also be suitable. When using voids in the system, it is preferred to provide an anti-reflective film or anti-reflective coating on one or more adjacent surfaces.
本発明に係る第1の実施形態では、標準フラットディスプレイまたは擬似湾曲ディスプレイとしてディスプレイ装置1を任意に利用する能力を提供することができる。光学的光路の基本は一切変えずに、部分反射体3および5の少なくとも一方の形状を変えることによって、一方のモードから他方のモードへの切替え、またその逆を行うことができる。この形状変化は機械的に実現することができ、その詳細については以下に種々の例を挙げて説明する。
In the first embodiment according to the present invention, it is possible to provide an ability to arbitrarily use the display device 1 as a standard flat display or a pseudo curved display. By changing the shape of at least one of the
例えば、このような切替え能力は大面積の宣伝用ディスプレイにとって好適となり得る。具体的には、文字情報または一般的なバナーを表示するときは2Dモードで一般的な従来のディスプレイのように機能し、特定の宣伝用の動画に関して観察者の注意を引きたいときは擬似湾曲モードに切替えることによって、高い芸術性の外観を活かすことができる。2Dモードと擬似湾曲モードとの切替えは、娯楽用のディスプレイにとっても好適となり得る。具体的には、ユーザが賭けに勝ったときには、従来の平坦な2D画像から擬似湾曲画像に切替えて、画像を突然「飛び上がらせる」ことによって、存在感と現実性とに溢れる画像をユーザに見せることができる。 For example, such switching capability can be suitable for large area advertising displays. Specifically, when displaying text information or general banners, it functions like a typical conventional display in 2D mode, and pseudo-curve when you want to get the viewer's attention about a specific promotional video By switching to the mode, you can make use of the appearance of high artistry. Switching between 2D mode and pseudo-bending mode may also be suitable for entertainment displays. Specifically, when the user wins a bet, the user switches from a conventional flat 2D image to a pseudo-curved image, and suddenly “jumps up” the image so that the user can see an image full of presence and reality. be able to.
擬似湾曲モードにおけるディスプレイの動作を図11aおよび11bに示す。図示されている光の偏光状態と、光学システムのほとんどの部材の光軸方向とは、それぞれ一例として挙げられている。しかし、他に様々な構成が可能ではあるのだが、以下のすべての実施形態における図面については、適用可能な1つの構成のみを図示していることを理解されたい。 The operation of the display in pseudo-bending mode is shown in FIGS. 11a and 11b. The illustrated polarization state of light and the optical axis direction of most members of the optical system are given as examples. However, although various other configurations are possible, it should be understood that only one applicable configuration is illustrated for the drawings in all of the following embodiments.
直線偏光子9は、図の紙面上に伸びる透過軸15を持っており、第1の4分の1波長板10は、透過軸15と45°をなす速軸16を持っている。ディスプレイ装置1から出射される光は直線偏光子9を透過し、自身の電界ベクトルが図の紙面上にある直線偏光に偏光される。その後この光は第1の4分の1波長板10によって左回りの円偏光に変換され、パーシャルミラー3に突き当たる。このパーシャルミラー3は、入射光の半分を第2の4分の1波長板側に透過すると共に、入射光の半分をディスプレイ装置1側に反射する。
The
ディスプレイ装置1としてLCDを用いる場合、ディスプレイから出射される光は既に直線偏光されているため、偏光子9は省略してもよい。上述した内容は事実であり、直線偏光子9が入口偏光子として用いられているのであれば、本実施形態および以下の他の実施形態すべてに適用することができる。
When an LCD is used as the display device 1, the light emitted from the display is already linearly polarized, and thus the
パーシャルミラー3は、反射時に180°の位相変化を与えるものであり、左回りの円偏光を右回りの円偏光に変える。その後この光は、第1の4分の1波長板10によって再び直線偏光に変換される。しかし、今回は図の紙面に対して直交する方向に偏光される。この直線偏光は、直線偏光子9によって吸収される。したがって、該直線偏光は直線偏光子9によって遮断され、システム内で消失したと見なされる。
The
第2の4分の1波長板11は、第1の4分の1波長板10の速軸15に対して略直交する速軸17を持っている。したがって、4分の1波長板10および11のいずれにおいても、透過が減法される。透過された左回りの円偏光は、第2の4分の1波長板11によって、自身の電界ベクトルが図の紙面上にある直線偏光に再び変換される。この場合、入射光は反射偏光子5によって反射された光と同じ偏光状態を有しており、その後再び第2の4分の1波長板11側に反射される。この直線偏光は、4分の1波長板11によって再び左回りの円偏光に変換され、再びパーシャルミラー3に突き当たる。
The second quarter-
パーシャルミラー3によって透過された光の一部は、第1の4分の1波長板10によって、図の紙面と平行な方向に偏光された光に変換される。この光は、直線偏光子9によって再びディスプレイ装置1内に透過され、システム内で消失したと見なされる。
Part of the light transmitted by the
パーシャルミラー3によって反射された光の一部は、反射時に180°の位相変化を受けるため、円偏光の方向が変えられる。この場合、入射した左回りの円偏光は、右回りの円偏光に変えられる。この反射された右回りの円偏光は、第2の4分の1波長板11を通り、自身の電界ベクトルが図の紙面に対して垂直な直線偏光に再び変換される。反射偏光子5と直線偏光子12は、それぞれ図の紙面に対して垂直な透過軸18および19を持っている。入射光の偏光状態と、反射偏光子5および吸収偏光子12によって透過された光の偏光状態とが同じになるため、装置から抜け出ることができ、観察者8まで到達することができる。
Since a part of the light reflected by the
したがって、観察者8まで透過する光は、上述したように、「二重反射」光路6を通る光のみである。図10aおよび10bと、図11aおよび11bとに示すように、反射偏光子5がディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でディスプレイ装置に近くなるように、反射偏光子5を湾曲させている。そのため、観察位置がディスプレイの縁側に動くに従って、光路長は長くなる。観察者8は、湾曲しており、かつ、本来の位置よりも低い位置にディスプレイ装置1の画像を視認する。
Therefore, the light transmitted to the observer 8 is only the light passing through the “double reflection” optical path 6 as described above. As shown in FIGS. 10a and 10b and FIGS. 11a and 11b, the
2Dモードにおけるディスプレイの動作を図12aおよび12bに示す。2Dモードにおけるシステムは、擬似湾曲モードで説明した部材と同じものを使用する。唯一の違いは、反射偏光子5がディスプレイ装置1と平行な単一平面上に平坦に配置されている点である。
The operation of the display in 2D mode is shown in FIGS. 12a and 12b. The system in the 2D mode uses the same members as those described in the pseudo bending mode. The only difference is that the
このモードにおける動作では、ディスプレイ装置1から出射された光は、擬似湾曲モードと同じように「二重反射」光路6を通る。しかし、部分反射体3および5はそれぞれ平坦であるため、光が受けるこの二重反射7は、すべての視野角に対して、画像における位置の機能として一定の長さを持つ。観察者8は、平坦に見えるディスプレイ装置1の画像を視認する。
In the operation in this mode, the light emitted from the display device 1 passes through the “double reflection” optical path 6 as in the pseudo-curved mode. However, since the
部分反射体3および5の間の離間が小さすぎて、部分反射体3および5の間で生じる二重反射7が光路全長に比して極少量のものになる場合、光はディスプレイ装置1から直接光路を通って、観察者8まで到達するように見える。この場合、画像は平坦な標準2Dモードで見えると共に、ディスプレイ装置1と略同じ平面14上に見える。一方、逆の場合でも画像は平坦な標準2Dモードで見えるが、ディスプレイ装置1の後方に奥行がシフトされているように見える。
If the separation between the
2Dモードを実現するための別の方法は、部分反射体3および5をそれぞれ平坦にはせず、いずれの箇所も互いに平行となるようにする方法である。この場合、二重反射7によって生じる光路長の増加は、画像における位置に依存していないため、画像は平坦に見える。2Dモードを実現するこの方法は、反射フィルム3および5を著しく近接させる場合において、すべての視野角に関して最もよい方法である。フィルム間の離間が増すにつれて、画像が平坦に視認される通常の出射光に対する視野角の大きさが下がってしまう。
Another method for realizing the 2D mode is a method in which the
擬似湾曲モードから標準2Dモードへの切替え、または、その逆の切替えは、反射層3および5の少なくとも一方の湾曲を直接変更することによって、機械的に実現することができる。例えば、この機械的な切替えは、動力部材、水力部材、空気部材、または、磁気部材を介して、あるいは、単純に手動による制御された駆動によって実現することができる。このような駆動装置は、反射フィルム3および5の少なくとも一方の形状を、3次元方向のうちの少なくとも1つの方向に変更するために、複数の異なる方法(当業者に知られているもの)によって設計することができる。
Switching from the pseudo-curved mode to the standard 2D mode, or vice versa, can be realized mechanically by directly changing the curvature of at least one of the
この機械的な駆動を実現するための別の方法として、温度、または、供給される電圧の変化量が制御されているときに制御された変形を受ける特定材料を使用する方法がある。公知の変形可能な材料のうち、この構成に適用でき得るものが多く存在する。機械的な変位をもたらす電界変化を生じさせる逆圧電材料、電圧供給を行って変形を引き起こす電気活性高分子、および、機械的な変位をもたらす温度変化を生じさせる金属材料等が典型的な例である。このような変形可能な材料は公知のものであり、駆動装置に関する標準的な参考文献に開示されている。例えば、Jose Ponsによる「Emerging actuator technologies:a mecha−tronic approach」、M.Shahinpoor,Y.Bar−Cohen,T.Xue,J.O.Simpsonsらによる「Ionic Polymer−Metal Composites(IPMC) As Biomimetic Sensors and Actuators」(SPIE’s Proceedings on Smart Structures and Materials,1998)、および、J.A.Pelesko,D.H.Bernsteinらによる「Modeling MEMS and NEMS」である。 Another way to achieve this mechanical drive is to use a specific material that undergoes controlled deformation when the temperature or the amount of change in the applied voltage is controlled. There are many known deformable materials that can be applied to this configuration. Typical examples include reverse piezoelectric materials that cause electric field changes that cause mechanical displacement, electroactive polymers that cause deformation by applying voltage, and metal materials that cause temperature changes that cause mechanical displacement. is there. Such deformable materials are known and are disclosed in standard references on drive devices. For example, “Emerging actuator technologies: a mecha-tronic approach” by Jose Pons, M.M. Shahinpoor, Y. et al. Bar-Cohen, T .; Xue, J .; O. "Ionic Polymer-Metal Compositions (IPMC) As Biomimic Sensors and Actuators" (SPIE's Proceedings on Smart Structures and Materials, 98, by Simpsons et al.). A. Pelesko, D.M. H. “Modeling MEMS and NEMS” by Bernstein et al.
同様の構成に基づいた第1の実施形態および以下のすべての実施形態では、用途に応じてディスプレイシステムの性能を最適化するために、該ディスプレイシステムの詳細および構成は、何通りかに異なっていてもよい。 In the first embodiment and all the following embodiments based on similar configurations, the details and configurations of the display system differ in several ways in order to optimize the performance of the display system depending on the application. May be.
例えば、上述したように、パーシャルミラー3は、入射光のおよそ50%を反射すると共に、入射光のおよそ50%を透過する。これによって、観察者8が視認する最終的な視認画像13(図10に示す)の輝度は、ディスプレイ装置1で表示した場合の本来の輝度のおよそ4分の1に相当する。この4分の1の輝度値は、本実施形態に係るシステム構成において得られる最高の輝度値ではあるが、この先の本発明の実施形態においては、例えば反射率/透過率の割合等のパーシャルミラー3の光学的特性は、表示する画像の相対輝度に応じて変更してもよい。換言すれば、パーシャルミラー3は、システムの最適な性能を実現するために設計してもよい。
For example, as described above, the
反射偏光子5は、パーシャルミラー3と同じようなパーシャルミラーに置換えることができる。このような構成は、ディスプレイ全体の輝度に関して有利な点をもたらすものではないが、画像品質を向上させることができる。また、コストを削減できる可能性もある。
The
光学部材の再配列ならびに再配置も、装置の重要な本質部分およびディスプレイの動作方法を変えずに行うことが可能である。例えば、第1および第2の4分の1波長板10および11は、それぞれの速軸が略垂直な限り、それぞれ交換あるいは回転することができる。同様に、直線偏光子9および12は、それぞれの透過軸が略垂直である限り、それぞれ交換あるいは回転することができる。また、反射偏光子5は、自身の透過軸が出口偏光子12の透過軸と平行であれば、回転することができる。
Rearrangement and rearrangement of the optical members can also be done without changing the essential parts of the device and the way the display operates. For example, the first and second quarter-
僅かに動作方法が異なるような光学部材の他の配置も適用可能である。透過軸15,18,19、入口偏光子9、反射偏光子5、および、出口偏光子12がそれぞれディスプレイの機能を変えないような適当な方向に位置づけられているのであれば、第1および第2の4分の1波長板10および11の速軸16および17は、互いに直交あるいは平行であってもよい。
Other arrangements of optical members with slightly different operating methods are also applicable. If the transmission axes 15, 18, 19, the
さらに他の実施では、同じ光学部材であるが、逆の順序に並び替えられたものを用いる。図13aおよび13bに擬似湾曲モードを示しており、図14aおよび14bに標準2Dモードを示している。図11aおよび11bと、図12aおよび12bとに示した構成とは僅かに動作方法が異なるが、ディスプレイ自身は同じ機能を示すことには変わりない。 In yet another implementation, the same optical members are used that are rearranged in the reverse order. Figures 13a and 13b show the pseudo-curve mode, and Figures 14a and 14b show the standard 2D mode. Although the operation method is slightly different from the configuration shown in FIGS. 11a and 11b and FIGS. 12a and 12b, the display itself does not change in the same function.
ディスプレイ装置1から出射された光は、直線偏光子9によって直線偏光に変換される(直線偏光子9がシステム内に存在する場合)。(「第1の」)反射偏光子5の透過軸18が、下にある入口偏光子9の透過軸15と同じ方向であるため、この光は(「第1の」)反射偏光子5を通過する。光は、その後第1の4分の1波長板10によって、左回りの円偏光に変換され、(「第2の」)パーシャルミラー3に突き当たる。光の半分は透過し、出口直線偏光子12によって吸収される。一方、残りの半分は反射時に180°の位相変化を受け、右回りの円偏光に変換される。この反射光は、第1の4分の1波長板10を再び通り、自身の電界ベクトルが図の紙面に対して垂直な直線偏光に偏光される。その後、反射偏光子5によって反射され、第1の4分の1波長板10を通る際に右回りの円偏光に変換される。この右回りの円偏光はパーシャルミラー3に突き当たり、光の半分が再び反射され、ディスプレイ装置1に戻る。一方、残りの半分は透過される。この透過光は第2の4分の1波長板11を通り、直線偏光子12を透過した光と同じ偏光状態を有する直線偏光に変換される。そのため、光は装置から抜け出ることができ、観察者8まで到達することができる。
The light emitted from the display device 1 is converted into linearly polarized light by the linear polarizer 9 (when the
図13aおよび13bに示しているように、擬似湾曲モードにおいては、反射偏光子5がディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でディスプレイ装置に遠くなるように、反射偏光子5を湾曲させている。そのため、ディスプレイの中央部分に向かうにつれて二重反射光路6は長くなり、観察領域では擬似湾曲外観を持つ画像を視認することができる。
As shown in FIGS. 13a and 13b, in the pseudo-curved mode, the
図14aおよび14bに示しているように、標準2Dモードにおいては、ディスプレイ装置1から出射された光は、擬似湾曲モードと同じように「二重反射」光路6を通る。しかし、部分反射体3および5はそれぞれ平坦であるため、観察者8は平坦に見えるディスプレイ装置1の画像を視認する。部分反射体3および5の間の離間が小さすぎて、部分反射体3および5の間で生じる二重反射7が光路全長に比して極少量のものになる場合、光はディスプレイ装置1から直接光路を通って、観察者8まで到達するように見える。この場合、画像は平坦な2Dモードで見えると共に、ディスプレイ装置1と略同じ平面上に見える。一方、部分反射体3および5の離間が大きすぎて、二重反射7が極少量になる場合、画像は平坦な2Dモードで見えるが、ディスプレイ装置1の後方に奥行がシフトされているように見える。
As shown in FIGS. 14a and 14b, in the standard 2D mode, the light emitted from the display device 1 passes through the “double reflection” optical path 6 as in the pseudo-curved mode. However, since the
基本的には、これらの光学部材の配列順序の変更は、ディスプレイの性能を変えないが、光学部材の理想的な配列からの逸脱、あるいは、波長および/または視野角に対する依存性に起因して、実際には1つの構成が他の構成よりも好適となる場合がある。 Basically, changing the order of arrangement of these optical members does not change the performance of the display, but due to deviations from the ideal arrangement of optical members, or dependence on wavelength and / or viewing angle. In fact, one configuration may be preferable to the other configuration.
図11aおよび13aに示すように、第1の実施形態に係る擬似湾曲モードでは、反射偏光子5がディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でディスプレイ装置に近くなるように、反射偏光子5を湾曲させているため、ディスプレイ装置1の擬似湾曲画像が表示されると説明した。しかし、部分反射体3および5の少なくとも一方の形状を他の擬似湾曲形状に変更することによって、ディスプレイシステムの基本的な動作方法は変わらないが、異なった擬似湾曲外観を持つ画像が観察者8に到達することを理解されたい。
As shown in FIGS. 11a and 13a, in the pseudo-curved mode according to the first embodiment, the
図15は、視認されるディスプレイ装置1の擬似湾曲外観13を強めるために、部分反射体3および5の双方が擬似湾曲形状を持つ擬似湾曲モードのディスプレイを示す図である。ディスプレイ装置1から出射される光は、上述したように、すべての光学システムを通過する。上述と同じように、光学システム内では部分反射が起こり、光は「二重反射」光路6を通る。しかし今回は、パーシャルミラー3および反射偏光子5の双方が湾曲しており、ディスプレイの縁部分よりも中央部分の方で互いに近くなるように反対方向に配置されている。そのため、光学的光路6はディスプレイの縁部分に向かうにつれてさらに長くなり、部分反射体3および5のいずれか一方のみに同じ擬似湾曲形状を与えた場合と比較して、視認される画像の擬似湾曲外観は強まる。
FIG. 15 is a diagram showing a pseudo-curved mode display in which both of the
この構成においては、パーシャルミラー3および反射偏光子5の双方は湾曲しており、ディスプレイの縁部分よりも中央部分の方で互いに近くなるように反対方向に配置されている。したがって、第1の実施形態および以下のすべての実施形態においては、所望の用途で求められる擬似湾曲外観に応じて、これらを変形する形状を異ならせればよいことを理解されたい。他の実施を図16〜18に示すが、潜在的な可能性はこれらの例に限定されるわけではない。
In this configuration, both the
例えば、図16aに、パーシャルミラー3および反射偏光子5の双方が湾曲しており、ディスプレイの縁部分よりも中央部分の方で互いに近くなるように反対方向に配置されている構成を示す。図16bおよび16cでは、パーシャルミラー3のみが湾曲しており、反射偏光子5は平坦である。図16a〜16cに示した構成、および、第1の実施形態に関する上述の説明では、ディスプレイ装置1の後方に見える画像を表示すると共に、観察者側に向かって滑らかな凸型または凹型となっている画像を表示するために、擬似湾曲形状をした部分反射体は、少なくとも1つの方向に連続的に湾曲している。
For example, FIG. 16a shows a configuration in which both the
反射フィルム3および5の少なくとも一方が有する擬似湾曲形状はより複雑なものであってもよい。これによって、図17および18に示すように、ディスプレイの視認画像13をより複雑な外観にさせることができる。図17aに、滑らかにまたは連続的に湾曲させた波状の部分反射体となるような、曲がりくねった切断面を持つ部分反射体を示す。図17bに、複数の平坦部材を備え、隣り合う平坦部材が互いに縁に沿って接触しており、かつ、隣り合う平坦部材が0°より大きくなおかつ180°より小さい角度をなす部分反射体を示す。これら2種類の部分反射体は、それぞれ「波状の外観」および「プリズム状の外観」を持つ画像を提供する。いずれの場合も、画像はディスプレイ装置1の後方に見える。
The pseudo-curved shape of at least one of the
部分反射体3および5の少なくとも一方が有する擬似湾曲形状は、平面に見えるが、ディスプレイ装置1に対して傾いて見える画像を提供できるような形状にしてもよい。このような構成は、軸外に位置する観察者が、軸上から表示画像を見ているかのように該画像を見たい場合に好適である。すなわち、観察者の視線に対して垂直な平面上に画像を見ることができる。図17cにこの構成の例を示す。具体的には、パーシャルミラー3および反射偏光子5の双方がディスプレイの垂直軸に対して傾斜している。これによって、ディスプレイ装置1に対して傾いていると共に、ディスプレイ装置1の後方に見える画像が作成される。
The pseudo-curved shape of at least one of the
ディスプレイの所望の外観は、表示領域の特定の領域でのみ非平坦となるものであってもよい。したがって、所望の画像の形状が連続的な1つの面である限り、該画像も連続的な反射フィルムによって形成することができるが、駆動に際して反射フィルム3および5の少なくとも一方の形状を変える必要がある。これは、画像の擬似湾曲部分がディスプレイ装置1に対して傾いており、この傾きが画像の平坦部分と連続している場合の構成として図18に示されている。したがって、反射偏光子5に求められる形状は、直線状のヒンジでつながれた2つの平面である。
The desired appearance of the display may be non-flat only in certain areas of the display area. Therefore, as long as the desired image shape is a continuous single surface, the image can also be formed by a continuous reflective film. However, it is necessary to change the shape of at least one of the
しかし、所望の画面は連続的でなくてもよい。この例を図18bに示す。具体的には、画像のすべての部分が平坦であり、なおかつ、ディスプレイパネルに対して平行であるが、これらはすべてが同一平面上にあるわけではない。すなわち、観察者が視認する画像において、奥行に不連続な段差がある。画像は、ディスプレイ装置1の後方で「奥行がずれた」ように見える。この具体例では、画像の中心部分は、他の部分と比較して観察者の近くに見える。このような擬似湾曲外観を得るためには、図18bに示すように、反射フィルム3および5の少なくとも一方を1つ以上の片で形成すると共に、それぞれを異なる平面上に配置する必要がある。さらに、上述した駆動方法と組合わせる場合は、反射フィルムの各片を移動し、その形状を変更してもよい。
However, the desired screen may not be continuous. An example of this is shown in FIG. 18b. Specifically, all parts of the image are flat and parallel to the display panel, but they are not all on the same plane. That is, in the image visually recognized by the observer, there is a discontinuous step in the depth. The image looks like “the depth has shifted” behind the display device 1. In this specific example, the central portion of the image appears closer to the viewer than the other portions. In order to obtain such a pseudo-curved appearance, it is necessary to form at least one of the
図18cに、他の擬似湾曲ディスプレイの具体例として、互いに全く同じ形状を持ち、かつ、すべての箇所が互いに平行な部分反射体3および5を持つディスプレイを示す。以上で述べたとおり、全表示領域に渡ってこれら2つの反射フィルムが互いに著しく近接している場合、すべての視野角において観察者は平坦な画像を視認する。しかし、フィルム間の離間が比較的大きい場合は、観察者は軸上では平坦な画像を視認するが、観察者が軸外に移動すると画像は擬似湾曲外観となる。
FIG. 18c shows a display having
第1の実施形態の範囲は、図16a〜18cに示した特定の形態に限定されるものではないことは言うまでもない。上述したように切替え機構と組合わせる場合は、これらの特定のフィルムはいずれも平坦であってもよいし、ディスプレイ装置1に対して傾いていてもよいし、他の実施可能な擬似湾曲デザインを備えていてもよい。 It goes without saying that the scope of the first embodiment is not limited to the specific form shown in FIGS. When combined with a switching mechanism as described above, any of these specific films may be flat, tilted with respect to the display device 1, or other feasible pseudo-curved designs. You may have.
図16a,17a,17cに、部分反射体3および5のいずれも非平坦であり、両部分反射体の中間に位置する平面において、部分反射体3および5が互いの鏡像となっている例を示す。
In FIGS. 16a, 17a, and 17c, both of the
単一の部分反射体の形状を変更することによって特定の擬似湾曲外観を得るよりも、部分反射体3および5の双方の形状を組合わせて、上記と同じ所望の擬似湾曲外観を得る方が好ましい。例えば、パーシャルミラー3が垂直方向に連続的に湾曲しているのに対して、反射偏光子5は水平方向に連続的に湾曲していてもよい。それぞれは有限半径の湾曲を有しており、このような形状の組合わせによって、ドーム型の外観が得られる。
Rather than obtaining a specific pseudo-curved appearance by changing the shape of a single partial reflector, it is better to combine the shapes of both
反射層3および5の少なくとも一方の形状を、正に平坦から非平坦、その逆の非平坦から平坦、および、非平坦から非平坦等のように、変更することのさらなる利点は、多くの形状の組合せが可能であるため、ディスプレイを多種多様な形状の擬似湾曲外観にできると共に、ディスプレイがディスプレイ装置1の平面14の下方または前方に位置するように見せることができる。
Further advantages of changing the shape of at least one of the
本発明に係る第1の実施形態は、平坦画像モードから非平坦画像モードへの切替え、または、その逆の切替え、あるいは、異なる非平坦画像モードの間の切替えを行うことができる擬似湾曲ディスプレイに関する。これは、部分反射体3および5の少なくとも一方を、その三次元方向の少なくとも1つの方向に動かすことによって実現することができる。これらの多種多様な形状の少なくとも1つに部分反射体を成形することによって、ただ単純に平坦あるいは非平坦に見える画像を表示するだけでなく、時間によって異なる外観を持つ画像を表示することもできるディスプレイを提供することができるのは、当業者には明らかである。
The first embodiment according to the present invention relates to a pseudo-curved display capable of switching from a flat image mode to a non-flat image mode, or vice versa, or switching between different non-flat image modes. . This can be achieved by moving at least one of the
例えば、図19に示すように、反射層3および5の少なくとも一方は、時間t0において位置1の擬似湾曲形状1から、時間tnにおいて位置1とは異なる位置2の、擬似湾曲形状1とは異なる擬似湾曲形状2に移動するように構成されていてもよい。この時間変化によって、中間時間に中間位置にある擬似湾曲画像を複数表示することができる。この複数の擬似湾曲画像のうち1つは、観察者には平坦に見える画像である。
For example, as shown in FIG. 19, at least one of the
第1の実施形態の具体例では、図19に示した制御された変動を得るために、反射偏光子5がなす形状を比較的早い時間で変化させてもよい。反射偏光子5は、時間t0ではディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でディスプレイ装置に近くなるように、かつ、時間tnではディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でディスプレイ装置に遠くなるような湾曲になっている。
In the specific example of the first embodiment, in order to obtain the controlled variation shown in FIG. 19, the shape formed by the
例えば、このような方法で時間によって表示画像の擬似湾曲外観が変わるようにディスプレイを動作することは、宣伝用ディスプレイの外観の芸術性、および、娯楽用ディスプレイの人目を引く力を向上させることにとって利点がある可能性がある。ディスプレイの擬似湾曲した外観の動きは、例えばアピール効果を奏する可能性がある。 For example, operating the display such that the pseudo-curved appearance of the displayed image changes with time in this way is to improve the artistic appearance of the advertising display and the eye-catching power of the entertainment display. There may be benefits. The movement of the pseudo-curved appearance of the display may have an appeal effect, for example.
図10〜19に示すように、ディスプレイが擬似湾曲モードで機能している場合は、部分反射体3および5の少なくとも一方のみが擬似湾曲形状を有している。システムの他の部材、例えば4分の1波長板10および11等の部材については、以上では平坦であると説明している。しかし、部分反射体3および5以外の光学部材についても、擬似湾曲形状に変えてもよい(特に部分反射体の少なくとも一方と接着あるいは屈折率整合されている場合)。基本的にはこのような構成は装置の基本的な動作に影響を与えないが、実際には、部材の理想的な配置からのずれ、波長依存性、または、視野角依存性等の理由から、全体的な性能に関しては、1つの構成は他の構成よりも好適である可能性がある。
As shown in FIGS. 10 to 19, when the display functions in the pseudo-curve mode, only at least one of the
しかし、反射層3および5に与える構成によっては、画像問題を引き起こす場合がある。例えば、反射フィルムの少なくとも一方が僅かに間違った形状に形成された場合、および/または、反射フィルムが相互の相対的な所要位置に正確に配置されていない場合、表示画像の拡大、縮小、または、歪み等の画像問題が生じる虞がある。このような潜在的な画像問題をなくすために、図20に示すように、慎重に選択されたレンズシステム20を光学システム内に配置すると共に、画像の拡大または縮小および/または歪みを少なくとも部分的に補正してもよい。
However, depending on the configuration applied to the
選択されたレンズシステム20は、光学システム内のどこに配置してもよく、補正効果を最も効果的にするように構成される。例えば、レンズシステム20は、上部反射偏光子5と出口直線偏光子12との間に配置されていてもよい。また、レンズシステム20は、単一レンズ、フレネルレンズ、または、マイクロレンズアレイを備えていてもよい。
The selected lens system 20 may be located anywhere in the optical system and is configured to make the correction effect most effective. For example, the lens system 20 may be disposed between the upper
具体例としては、図20に示すように、パーシャルミラー3が略平坦であるのに対して、反射偏光子5がディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でディスプレイ装置に遠くなるように反射偏光子5を湾曲させてもよい。このような場合において、レンズシステム20が光学システムに加えられていない場合、観察者8によって視認されるディスプレイの画像13bは通常拡大化してしまう。適当に選択したレンズシステム20を反射偏光子5および直線偏光子12の間に追加する場合、光が反射偏光子5を通過するまでのディスプレイの動作は、図10に示したディスプレイの動作と変わりはない。しかし、拡大化された光は、反射偏光子5から出射された後レンズシステム20を通るが、該レンズシステム20が光路を調整することによって、画像の拡大化を補正する。このレンズシステム20を用いることによって、システムから出射される光は補正された「二重反射」光路6を通るため、観察者8によって視認されるディスプレイの画像13aは予定通りの擬似湾曲外観を有している。
As a specific example, as shown in FIG. 20, while the
本発明に係る第2の実施形態を図21aおよび21bに示す。本実施形態の部材のうち、前述の実施形態でも説明されていない部材はコレステリック反射体21である。これは自然螺旋構造を持つ液晶層であり、一円偏光状態にある光を反射すると共に、他の円偏光状態にある光を透過する部材である。このような部分反射体は公知のものであり、液晶技術に関する標準的な図書に開示されている。例えば、Ernst Luederによる「Liquid Crystal Displays:Addressing Schemes and Electro−optic Effects」(Wiley−SID Series in Display Technology,2001)である。本実施形態においては、この部分反射体は固定され、切替え不可能になっている。液晶層は、液晶分子自身の重合、あるいは、付随するモノマーの重合によって、所定の位置に固定されていてもよい。 A second embodiment according to the invention is shown in FIGS. 21a and 21b. Among the members of this embodiment, a member that is not described in the above-described embodiment is a cholesteric reflector 21. This is a liquid crystal layer having a natural spiral structure, and is a member that reflects light in one circular polarization state and transmits light in another circular polarization state. Such partial reflectors are known and are disclosed in standard books on liquid crystal technology. For example, “Liquid Crystal Displays: Addressing Schemes and Electro-Optical Effects” (Wiley-SID Series in Display Technology, 2001) by Ernst Lueder. In the present embodiment, this partial reflector is fixed and cannot be switched. The liquid crystal layer may be fixed at a predetermined position by polymerization of liquid crystal molecules themselves or polymerization of accompanying monomers.
図21aおよび21bに示すディスプレイでは、第2の反射体がコレステリック反射体21を備えているのに対して、第1の反射体はパーシャルミラー3を備えている。このコレステリック反射体21は、例えば左回りの円偏光を反射するが、右回りの円偏光を透過するために選ばれている。ディスプレイ装置1は、図の紙面と平行な透過軸15を持つ直線偏光子9の下に配置されており、4分の1波長板10は、透過軸15と45°をなす速軸16を持っている。
In the displays shown in FIGS. 21 a and 21 b, the second reflector includes a cholesteric reflector 21, whereas the first reflector includes a
ディスプレイ装置1から出射される光は、入口直線偏光子9を通過し、自身の電界ベクトルが図の紙面と平行な直線偏光に偏光される。その後この光は4分の1波長板10によって左回りの円偏光に変換され、パーシャルミラー3に突き当たる。光の一部はパーシャルミラー3によって透過されるのに対して、残りの光はパーシャルミラー3によってディスプレイ装置1側に反射される。反射光は、パーシャルミラー3によって、反射時に180°の位相変化を受け、右回りの円偏光に変換される。この光は、4分の1波長板10によって、自身の電界ベクトルが図の紙面に対して垂直な直線偏光に偏光された後、直線偏光子9によって吸収される。パーシャルミラー3によって透過された左回りの円偏光は、固定コレステリック反射体21によって反射され、再びパーシャルミラー3に戻る。前と同じように、この光の一部はパーシャルミラー3によって透過され、4分の1波長板10によって、自身の電界ベクトルが図の紙面上にある直線偏光に変換された後、直線偏光子9を通過してディスプレイ装置1に戻る。一方、パーシャルミラー3によって反射された光の一部は、偏光状態の180°の位相変化を受ける。そのため、この残りの光は右回りの円偏光であることから、固定コレステリック反射体21を観察領域の方向に通過する。
The light emitted from the display device 1 passes through the entrance
パーシャルミラー3がディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でコレステリック反射体に近くなるように、パーシャルミラー3を連続的に湾曲させているため、ディスプレイの中央部分に向かうにつれて二重反射光路6は長くなり、凸状の外観を持つ画像がディスプレイ装置1の下方に見える。
Since the
以上で述べたように、装置の重要な本質部分およびディスプレイの動作方法を変えずに、ディスプレイの光学部材を異なる配列および他の配置にしてもよい。しかし、これらの変更が基本的にディスプレイの動作原理を変えないとしても、実際には、部材の理想的な配置からのずれが、いずれの具体例においても、ディスプレイの性能という観点からは「最もよい」部材の配列を導く可能性がある。 As noted above, the optical elements of the display may be arranged differently and in other arrangements without changing the essential essence of the device and the manner in which the display operates. However, even if these changes do not fundamentally change the operating principle of the display, in fact, the deviation from the ideal arrangement of the members is, in any specific example, “mostly from the viewpoint of display performance”. It may lead to an arrangement of “good” members.
円偏光を出射するディスプレイにおいては、低いコントラスト比が問題となっている虞がある。この制限をなくすために、コレステリック反射体21の上に、円偏光を直線偏光に変換するための第2の4分の1波長板11および出口直線偏光子12を追加してもよい。この他の実施の例を図22aおよび22bに示す。第2の4分の1波長板11の速軸17は、第1の4分の1波長板10の速軸16と直交しており、出口直線偏光子12は、図の紙面に対して垂直な透過軸19を持っている。これら2つの部材11および12を光学システムに加えることによって、原則的にディスプレイの性能が向上する可能性があるが、いずれの適用例においても、1つの構成が他の構成よりも好適である可能性がある。
In a display that emits circularly polarized light, a low contrast ratio may be a problem. In order to eliminate this limitation, a second quarter-
図21aおよび21bに、パーシャルミラー3がディスプレイの縁部分よりも中央部分の方でコレステリック反射体に近くなるように、パーシャルミラー3を湾曲させている、擬似湾曲外観を持つディスプレイを示す。パーシャルミラー3の代わりに、コレステリック反射体21の形状を変えることによって、同様の擬似湾曲外観効果を得ることができる。
FIGS. 21a and 21b show a display with a pseudo-curved appearance in which the
本発明のすべての実施形態のように、用途に応じると共に、所望の擬似湾曲外観を得るために、反射層の少なくとも一方の形状を擬似湾曲に変える必要がある。ほとんどの添付図面は、ディスプレイシステムが分かりやすいように、連続的に凸型または凹型に擬似湾曲した部分反射体を示している。しかし、部分反射体の少なくとも一方の形状を、その三次元方向のうちの少なくとも1つの方向において、いかなる擬似湾曲形状に変えてもよいことを理解されたい。加えて、少なくとも一方の部分反射体は、いずれも画像の外観を平坦から非平坦へと変化させる、あるいは、異なる非平坦モード間で変化させるように構成されている。 As in all the embodiments of the present invention, it is necessary to change the shape of at least one of the reflective layers to a pseudo curve in order to obtain a desired pseudo curve appearance depending on the application. Most of the attached drawings show partial reflectors that are continuously curved in a convex or concave shape so that the display system can be easily understood. However, it should be understood that the shape of at least one of the partial reflectors may be changed to any pseudo-curved shape in at least one of its three-dimensional directions. In addition, at least one of the partial reflectors is configured to change the appearance of the image from flat to non-flat, or to change between different non-flat modes.
部分反射体の使用は、システム内の大きな輝度損失をもたらす。理論上では、直線偏光子9と組合わせた場合のディスプレイ装置1の輝度が100%の場合、第1の実施形態で述べたディスプレイの輝度は最高でもたったの25%である。これは、装置の動作方法に起因している。
The use of a partial reflector results in a large luminance loss in the system. Theoretically, when the luminance of the display device 1 when combined with the
本発明に係る第3の実施形態を図23aおよび23bに示す。第3の実施形態は、光の利用効率を十分に向上させ、それ故、擬似湾曲外観を持つディスプレイの全体的な輝度を十分に向上させる装置を備えている。 A third embodiment according to the invention is shown in FIGS. 23a and 23b. The third embodiment includes an apparatus that sufficiently improves the light utilization efficiency and therefore sufficiently improves the overall brightness of a display having a pseudo-curved appearance.
本実施形態に示されているディスプレイは、前述したディスプレイとは、ディスプレイ装置1の前の光学的な構成が、2つの反射偏光子22および5と、その間に配置されたファラデー回転子23とを備えている点で異なる。入口偏光子9は、反射偏光子22の下に配置されており、出口偏光子12は、反射偏光子5の上に配置されている。例えば、直線偏光子9および反射偏光子22の透過軸15および24は、図の紙面上において互いに平行であるのに対して、反射偏光子5および直線偏光子12の透過軸18および19は互いに平行であり、かつ、透過軸15および24に対して−45°の角度をなしている。ファラデー回転子23は、回転子23を介していずれかの方向に通過した直線偏光を+45°回転させる。
The display shown in the present embodiment is different from the above-described display in that the optical configuration in front of the display device 1 includes two
直線偏光子9および12はいずれもシステムの良好な動作に必要なものではなく、これらの存在がシステムの重要な本質部分を変えるものではない。例えば、ディスプレイの他の実施においては、これら2つの吸収偏光子9および12のいずれか、あるいは、双方を省略しても、該ディスプレイは同じ機能を提供することができる。基本的には、これらの変更はディスプレイの性能および動作方法を変えないが、実際には、1つの構成が他の構成よりも好適である可能性がある。
Neither of the
ファラデー回転子23は、自身を通過する光の偏光状態を回転させる材料の層を備えており、層に印加される磁界に応じた角度に回転する。このような装置の基本的な機能は公知であり、例えば、E.Hecht,A.Zajacらによる「Optics」(Fourth edition,Addison Wesley,2003)等の標準的な参考文献に開示されている。
The
ファラデー回転子と、光の偏光状態を回転する他の部材との重要な違いは、ファラデー回転子が非リシプロカルな点である。換言すれば、光線がファラデー回転子を通ってミラー上で反射し、ファラデー回転子を通って戻ってくる場合、ファラデー回転子を1回通過することによって回転する角度をθとすると、その光線は合計2θだけ回転する。これは、キラル液晶等の光学活性材料と正反対である。光学活性材料では、光が2回通過した後に最終結果が得られ、1回の反射では偏光状態には変わりがない。 An important difference between a Faraday rotator and other members that rotate the polarization state of light is that the Faraday rotator is non-reciprocal. In other words, if a ray is reflected on the mirror through the Faraday rotator and returns through the Faraday rotator, if the angle of rotation by passing once through the Faraday rotator is θ, the ray is Rotate by a total of 2θ. This is the opposite of optically active materials such as chiral liquid crystals. With optically active materials, the final result is obtained after the light has passed twice, and the polarization state remains unchanged with a single reflection.
図23aおよび23bに示すように、ディスプレイ装置1から出射された光は、入口偏光子9を通過し、自身の電界ベクトルが図の紙面上にある直線偏光に偏光される。光が固定ファラデー回転子23に到達するように、直線偏光子9および下部反射偏光子22の透過軸15および24は、図の紙面に対して平行となるように構成されている。その後、偏光面がファラデー部材23によって+45°に回転されるため、上部反射偏光子5で光は反射される。2回目のファラデー回転子23の通過において、反射光の偏光面はさらに+45°に回転され、自身の電界ベクトルが図の紙面に対して垂直となっている状態で出射される。その結果、光は下部反射偏光子22によって反射され、再びファラデー回転子23を通過する。ファラデー回転子23では、偏光面がさらに+45°に回転され、自身の電界ベクトルが−45°をなした状態となる。光は最終的に上部反射偏光子5および出口直線偏光子12を透過する。
As shown in FIGS. 23a and 23b, the light emitted from the display device 1 passes through the
そのため、観察者8に到達する光は「二重反射」光路6を通る。反射偏光子22および5のいずれもが、ディスプレイの縁部分よりも中央部分の方で互いに近くなるように、連続的に湾曲しているため、「二重反射」光路6もディスプレイの縁部分に向かうにつれて長くなっており、観察者8は凸状の外観を持つディスプレイを視認する。
Therefore, the light reaching the observer 8 passes through the “double reflection” optical path 6. Since both of the
この構成の利点は、2Dモードおよび擬似湾曲モードのいずれにおいても、ほぼ十分な明るさの画像を提供することができる点である。実際には、様々な光学部材を光が通過あるいは反射することによって、いくらかの光の損失はある。しかし、第1および第2の実施形態のように、意図している動作による減衰はもたらされない。 An advantage of this configuration is that an image with almost sufficient brightness can be provided in both the 2D mode and the pseudo-curved mode. In practice, there is some light loss due to light passing or reflecting through various optical members. However, unlike the first and second embodiments, no attenuation is caused by the intended operation.
本発明に係る第4の実施形態を図24に示す。擬似湾曲ディスプレイの起点にある「二重反射」光路の不利な点は、部分反射体の使用によって、システム内で大きな輝度損失が生じる点である。理論上では、直線偏光子9と組合わせた場合のディスプレイ装置1の輝度が100%の場合、第1の実施形態で述べたディスプレイの輝度は最高でもたったの25%である。これは、装置の基本的な動作方法に起因している。
FIG. 24 shows a fourth embodiment according to the present invention. A disadvantage of the “double reflection” optical path at the origin of the pseudo-curved display is that the use of a partial reflector causes a large luminance loss in the system. Theoretically, when the luminance of the display device 1 when combined with the
この第4の実施形態は、光の利用効率を十分に向上させ、それ故に擬似湾曲外観を持つディスプレイの全体的な輝度を十分に向上させるための装置の改良方法を示している。本実施形態では、平行光を出射するディスプレイ装置1および高反射性のパターンミラー26と共にレンズアレイ25が用いられている。パターンミラー26は、大部分が反射性を有しているが、小さな透過領域を有している。パターンミラー26は、レンズアレイ25の焦点面に実質的に含まれるように構成されている。 This fourth embodiment shows an improved method of the device for sufficiently improving the light utilization efficiency and hence the overall brightness of a display having a pseudo-curved appearance. In the present embodiment, the lens array 25 is used together with the display device 1 that emits parallel light and the highly reflective pattern mirror 26. The pattern mirror 26 is mostly reflective but has a small transmission area. The pattern mirror 26 is configured to be substantially included in the focal plane of the lens array 25.
図24に示すように、ディスプレイ装置1からの比較的平行な光は、略正常に画面から出射し、レンズアレイ25に突き当たる前に直線偏光子9を通過する。アレイのレンズは、パターンミラー26の透過領域に光を集光するように構成されている。このシステムによって、パターンミラー26を通る光の透過率を高めることができる。反射偏光子5によって反射された光は、パターンミラー26に入射する。パターンミラー26は大部分が反射性を有しているため、高い反射率が得られる。
As shown in FIG. 24, the relatively parallel light from the display device 1 is emitted from the screen substantially normally and passes through the
残りのシステムは、前述の実施形態と同様に動作する。擬似湾曲外観を持つ画像はシステム内の「二重反射」光路6によって形成されており、反射層5および26の少なくとも一方は擬似湾曲形状を有している。
The rest of the system operates in the same manner as the previous embodiment. An image having a pseudo-curved appearance is formed by a “double reflection” optical path 6 in the system, and at least one of the
ディスプレイ装置1としてLCDを用いる場合、ディスプレイから出射される光は既に直線偏光されているため、偏光子9はシステムから省略してもよい。ディスプレイ装置1からの平行光がパターンミラー26を90%効率で透過すると共に、同パターンミラー26を90%効率で反射したと仮定した場合、擬似湾曲画像の理論上の輝度は、25%から80%に増加する。
When an LCD is used as the display device 1, the light emitted from the display is already linearly polarized, so the
アレイ部材25のレンズは、球状の凸レンズまたは円筒状の凹レンズであってもよい。しかし、レンズの光学パラメータとしては、ディスプレイ装置1から入射する平行光をパターンミラー26の孔に集光するようなパラメータが選択されている。例えば、レンズアレイ25は、円筒状または角状のレンズを備えていてもよい。しかし、レンズシステム25がパターンミラー26の開口部に光を集光するように構成されていることが重要である。 The lens of the array member 25 may be a spherical convex lens or a cylindrical concave lens. However, as a lens optical parameter, a parameter is selected such that parallel light incident from the display device 1 is condensed on the hole of the pattern mirror 26. For example, the lens array 25 may include a cylindrical or angular lens. However, it is important that the lens system 25 is configured to collect light at the opening of the pattern mirror 26.
ディスプレイは、以上で説明したいずれの方法によって動作させてもよい。用途に応じた所望の擬似湾曲外観を提供するために、反射層の少なくとも一方はいずれかの方向に非平坦であってもよい。この場合も同様に、部分反射体の少なくとも一方は、標準平坦画像と、異なる擬似湾曲した外観を持つ画像との間を切替えることができるように構成されていてもよい。加えて、光学部材の再配列ならびに再配置によっては、ディスプレイの重要な本質部分およびディスプレイの動作方法を変えずに行うことが可能である。しかし、これらの変更が基本的にディスプレイの性能を変えないとしても、実際には、部材の理想的な配置からのずれによっては、いかなる具体例においても「最もよい」部材の配列を導く可能性がある。 The display may be operated by any of the methods described above. In order to provide the desired pseudo-curved appearance depending on the application, at least one of the reflective layers may be non-planar in either direction. In this case as well, at least one of the partial reflectors may be configured to be able to switch between a standard flat image and an image having a different pseudo-curved appearance. In addition, the rearrangement and rearrangement of the optical members can be done without changing the essential parts of the display and the way the display operates. However, even though these changes do not fundamentally change the performance of the display, in practice, deviations from the ideal placement of the members can lead to the “best” member arrangement in any particular embodiment. There is.
本発明に係る第5の実施形態を図25aおよび25bに示す。具体的には、ディスプレイは第1の実施形態で示したものと同じ一般的なタイプのものであるが、図10aおよび10bに示した4分の1波長板10および11の機能、ならびに、パーシャルミラー3の機能が、単一の統合セル31に一緒に統合されている。
A fifth embodiment according to the invention is shown in FIGS. 25a and 25b. Specifically, the display is of the same general type as shown in the first embodiment, but the functions of the
パターンミラー26は、小さな透過領域から光を部分的に透過すると共に、高反射領域に入射した光を部分的に反射するように構成されている。パターンミラー26は、縁問題を回避すると共に、液晶層の配置を可能にするために最適化されていてもよい。 The pattern mirror 26 is configured to partially transmit light from a small transmission region and partially reflect light incident on the high reflection region. The pattern mirror 26 may be optimized to avoid edge problems and allow placement of the liquid crystal layer.
図25aおよび25bに示すように、パターンミラー26は第1の基板27と第2の基板28との間に配置されている。第1および第2の基板27および18は、それぞれガラス基板またはプラスチック基板であってもよい。パターン化された4分の1位相差板30は、パターンミラー26のすべての高反射領域上に位相差部が位置するように配置されている。これに対して、透明非位相差材料の塊29はパターンミラー26のすべての透過領域上に配置されている。例えば、パターン化4分の1位相差板30は、固定液晶層であってもよく、セル内にある透明材料の塊29の各々は、4分の1波長板に対応する液晶領域の厚さと同じ高さのポリマー壁であってもよい。
As shown in FIGS. 25 a and 25 b, the pattern mirror 26 is disposed between the first substrate 27 and the second substrate 28. The first and
ディスプレイ装置1から出射される光は、入口直線偏光子9を通過し、自身の電界ベクトルが図の紙面上にある直線偏光に偏光される。光の一部はパターンミラー26の反射領域に突き当たり、ディスプレイ装置1側に反射される。一方、光の他の部分はパターンミラー26の透過領域および透明材料の塊29を透過する。その後、透過光は反射偏光子5によって統合セル31側に反射される。この反射光の一部は、セル13の透過領域を直接通過し、システム内で消失する。一方、光の他の部分は、まずパターン化4分の1位相差板30を通過し、直線偏光から左回りの円偏光に変換される。そして、光はパターンミラー26によって反射され、偏光状態に対する180°の位相変化を受けて左回りの円偏光を右回りの円偏光に変えられる。この光はパターン化4分の1位相差板30まで戻り、図の紙面に対して垂直な偏光状態で統合セル31から抜け出す。その後、この光は反射偏光子5および出口直線偏光子12によって透過され、観察者8まで到達する。
The light emitted from the display device 1 passes through the entrance
前述した実施形態においては、「二重反射」光路6と反射偏光子5が有する形状との組合わせは、観察者8によって視認される画像の外観に影響を与える。
In the above-described embodiment, the combination of the “double reflection” optical path 6 and the shape of the
図25aに示すように、部分反射体5は、例えばディスプレイの縁部分よりも中央部分の方が、ディスプレイ装置1に近くなるように湾曲していてもよい。このような構成は、連続的な凸型となっているように見えるディスプレイの画像を観察者8に見せることができる。しかし、部分反射体5が擬似湾曲形状を有していない場合は、図25bに示すように、ディスプレイの画像は平坦な標準2Dモードで視認される。
As shown in FIG. 25 a, the
このような統合セル31を用いることによって、システム内の光学部材の数を削減することができるという利点がある。そのため、製造コストに影響を与える可能性もある。また、光が位相差板を通過する回数を減らすことができるため、偏光異常に起因した潜在的な画像問題の低減を助長することができる。 By using such an integrated cell 31, there is an advantage that the number of optical members in the system can be reduced. Therefore, there is a possibility of affecting the manufacturing cost. In addition, since the number of times that the light passes through the phase difference plate can be reduced, it is possible to help reduce a potential image problem caused by polarization anomaly.
図25aおよび25bに示した位相差板30のような固定されたパターン化光学位相差板は、様々な方法で形成することができる。1つの方法では、例えばUS6624683(2003年9月23日公開,JACOBS Adrian Marc Simon;ACOSTA Elizabeth Jane;HARROLD Jonathan;TOWLER Michael John;WALTON Harry Garth)およびWO/2003/062872(2003年7月31日公開,RYAN Timothy George;HARVEY Thomas Grierson)に開示されているように、液晶部材を用いて製造することができる。例えば、液晶材料としては、Merck社製の活性型メソゲンのような重合可能な液晶材料がある。このような材料は、湿度、気温、および、機械的損傷に対する液晶セルの感受性を軽減するために、製造途中で重合させてもよい。 A fixed patterned optical phase difference plate, such as the phase difference plate 30 shown in FIGS. 25a and 25b, can be formed in various ways. One method is, for example, US Pat. No. 6,624,683 (published September 23, 2003, JACOBS Adrian Marc Simon; , RYAN Timothy George; HARVEY Thomas Grierson). For example, as the liquid crystal material, there is a polymerizable liquid crystal material such as an active mesogen manufactured by Merck. Such materials may be polymerized during manufacture to reduce the sensitivity of the liquid crystal cell to humidity, air temperature, and mechanical damage.
他の方法では、位相差フィルム10および11と同じタイプであり、当初と同形の位相差層、すなわち適当な厚さの複屈折材料を用いて、固定パターン化位相差板を形成する。位相差機能が不要な領域では位相差機能を破棄してもよい。あるいは、そのような位相差機能が不要な領域は、所望の形態に従って単純に物理的に除去してもよい。位相差材料を破棄あるいは除去する方法の例としては、紫外線照射の暴露、化学的エッチング、フォトリソグラフィック処理、レーザ加工、および、標準的な切断等がある。
In another method, a fixed patterned retardation plate is formed using a retardation layer of the same type as the
本発明に係る第6の実施形態を図26aおよび26bに示す。本実施形態は、擬似湾曲ディスプレイに用いる他のタイプの用途を示しており、本実施形態では、観察者8に没入感をもたらすことができる。例えば、表示画面が観察者の視野33を十分に覆うほどの大面積の擬似湾曲ディスプレイ32の近くに観察者8が立ち、なおかつ、擬似湾曲外観ディスプレイが表示画面14に向かって湾曲しているように見える視認画像13を表示するように構成されている場合、観察者8はディスプレイ32を見た際に、大きな没入感を感じることができる。 A sixth embodiment according to the invention is shown in FIGS. 26a and 26b. This embodiment shows another type of application used for a pseudo-curved display, and this embodiment can bring an immersive feeling to the observer 8. For example, the observer 8 stands near the pseudo curved display 32 having a large area so that the display screen sufficiently covers the visual field 33 of the observer, and the pseudo curved appearance display is curved toward the display screen 14. When the viewer 8 is configured to display the visible image 13 that can be seen, the observer 8 can feel a great sense of immersion when viewing the display 32.
上述したすべての実施形態において、画像問題が引き起こされ、ディスプレイに表示された擬似湾曲画像の見栄えを乱す場合がある。例えば、観察者8は表示された画像を正しく視認しながら、上下に動くことができる。しかし、観察者の横方向の移動によって画像問題が引き起こされ、湾曲外観効果が損なわれてしまう場合がある。「二重反射」光路6を通るはずの光は、直接光路を介して光学システム外に直接漏れ出てしまい、表示されている画像の擬似湾曲外観を乱してしまう場合がある。このような漏出は、クロストークと呼ばれる画像問題を引き起こす。このクロストークは、観察者8が分からないほどに抑制されるべきものである。クロストークが起こってしまう主な原因は、システムで用いられている偏光操作光学部材が概して完璧ではないためである(特に軸外において)。例えば、直線偏光子および反射偏光子は、「間違った偏光」を透過してしまうことがある。また、位相差板は、配置、波長、および、加工条件に対する依存性を有している。さらには、液晶部材は、正しい偏光状態の光のみの透過を行わない場合がある。 In all the embodiments described above, image problems may be caused and the appearance of the pseudo-curved image displayed on the display may be disturbed. For example, the observer 8 can move up and down while correctly viewing the displayed image. However, the lateral movement of the observer may cause image problems and the curved appearance effect may be impaired. Light that should pass through the “double reflection” optical path 6 may leak directly out of the optical system via the direct optical path and disturb the pseudo-curved appearance of the displayed image. Such leakage causes an image problem called crosstalk. This crosstalk should be suppressed so that the observer 8 does not know. The main cause of crosstalk is that the polarization manipulating optics used in the system is generally not perfect (especially off-axis). For example, linear and reflective polarizers may transmit “wrong polarized light”. In addition, the phase difference plate has dependency on the arrangement, wavelength, and processing conditions. Furthermore, the liquid crystal member may not transmit only light in the correct polarization state.
この種のクロストークを抑制し、擬似湾曲ディスプレイの性能を高めるためのハードウェア的な解決方法の1つは、1つ以上の補正フィルムの追加である。例えば、視野角補正フィルムを位相差板10および11の上および/または下に配置することによって、擬似湾曲ディスプレイの視野角特性を向上させることができる。
One hardware solution for suppressing this type of crosstalk and enhancing the performance of pseudo-curved displays is the addition of one or more correction films. For example, the viewing angle characteristics of the pseudo-curved display can be improved by disposing the viewing angle correction film above and / or below the
この種のクロストークに適用できる他の補正方法は、ディスプレイの元画像データの操作である。例えば、直接光路からの光の漏出割合が小さく、原色の成分ごとにその漏出割合が分かっているのであれば、表示画面に表示されている想定外の画像が薄くなり、ほとんど観察者8によって視認されないように、画像データ値に補正機能を適用することができる。この補正機能としては、所要の補正レベルに応じて、直線タイプおよび非直線タイプのいずれを用いてもよい。例えば、画素のカラーチャネルを再マッピングするために、画像処理装置を用いてもよい。しかし、このようなクロストーク補正方法の不利な点は、ディスプレイの画像品質、特にコントラスト比を低下してしまう虞があることである。 Another correction method applicable to this type of crosstalk is manipulation of the original image data on the display. For example, if the leakage rate of light from the direct optical path is small and the leakage rate is known for each primary color component, the unexpected image displayed on the display screen becomes thin and is almost visually recognized by the observer 8. As a result, a correction function can be applied to the image data values. As the correction function, either a linear type or a non-linear type may be used according to a required correction level. For example, an image processing device may be used to remap the color channel of a pixel. However, a disadvantage of such a crosstalk correction method is that the image quality of the display, particularly the contrast ratio, may be reduced.
上述したように、反射偏光子5のような偏光操作光学部材は完璧ではなく、軸外において低い光学性能を見せる虞がある。擬似湾曲している場合、軸上でさえも入射光36は反射偏光子5に対して角度を付けて突き当たる可能性がある。そのため、図27aに示すようなクロストークをもたらしてしまう。図27bに示すように、反射偏光子5の両面に設けられた設計プリズムフィルム34および35を用いることによって、ここを起点に発生するクロストークを抑制することができる。これらの設計プリズムフィルム34および35は、湾曲した反射偏光子5を通る光の方向を変更する。これらのプリズムフィルムは、異なるまたは様々な頂角を持つように構成されていてもよいし、また光の再利用および均一性を向上するために、プリズム面の1つをメタライズ化してもよい。第1のプリズムフィルム34は、軸上の入射光36を、擬似湾曲している領域における反射偏光子5への正常な入射方向に実質的に向き直す、あるいは、該入射方向と近い方向に向き直すために用いられている。一方、第2のプリズムフィルム35は、光がシステムから抜け出すように、入射光36と略同じ方向、すなわち軸上に向き直すために用いられている。これら2つの最適化されたプリズムフィルム34および35を加えることによって、反射偏光子5は、軸上の光が完璧に平坦、あるいは、少なくともより平坦かのように該光に作用する。残りのシステムは、前述と同様に動作する。擬似湾曲外観を持つ画像はシステム内の「二重反射」光路6によって形成されており、少なくとも一方の反射層は擬似湾曲形状を有している。
As described above, the polarization manipulating optical member such as the
擬似湾曲外観ディスプレイ技術において、生じ得る他の画像問題の例は、部分反射体の擬似湾曲形状に関連するものである。第1の実施形態において述べたように、反射層3および5に与える変更によっては、表示画像の拡大化あるいは縮小化の問題をもたらす場合がある。この種の画像問題は、図20に示したようなレンズシステムを加える等のハードウェア的な変更によって補正可能である。しかし、よりシンプルな方法はソフトウェア的な実施に基づく。
Another example of image problems that can occur in pseudo-curved appearance display technology is related to the pseudo-curved shape of the partial reflector. As described in the first embodiment, depending on the change applied to the
ソフトウェアによって制御された画像処理装置による、画像の湾曲または歪みの補正はいくつかの方法によって実現可能である。2つの例を以下に示す。 Correction of image curvature or distortion by an image processing device controlled by software can be achieved in several ways. Two examples are shown below.
1つ目の例では、擬似湾曲を表すための機能を得るために、歪みの知識が用いられている。上記の擬似湾曲を表すための機能としては、出力される画像の面を「x」および「y」座標でパラメータ化するものが好ましい。補正画像の「欠落」を防ぐため、すなわち歪んだ元画像の中で描画されない画素を防ぐために、出力時にはすべての画素に対して処理が行われる。歪みを表現するための機能は、源画像における各出力画素の位置を抽出するために用いられている。この際、画像品質を維持するために、指示された源画素の周囲のいくつかの画素に渡る抽出を含んでいてもよい。これによって、出力画像を正常に表示することができる。 In the first example, knowledge of distortion is used in order to obtain a function for representing a pseudo curve. As a function for representing the above-mentioned pseudo curve, it is preferable to parameterize the surface of the output image with “x” and “y” coordinates. In order to prevent “missing” of the corrected image, that is, to prevent pixels that are not drawn in the distorted original image, processing is performed on all the pixels at the time of output. The function for expressing the distortion is used to extract the position of each output pixel in the source image. In this case, in order to maintain the image quality, an extraction over several pixels around the indicated source pixel may be included. As a result, the output image can be displayed normally.
2つ目の例では、歪みの知識、あるいは、それをもたらす表面を用いて、歪みを表す3D物体を形成している。ディスプレイ上に正確に画像を投影することができる場合、コンピュータグラフィックハードウェアにおけるテクスチャマッピングを用いて、歪みがない画像に見えるように、出力画像を表面上に移動させてもよい。出力画像の移動は、ディスプレイを観察している人の視点から投影しているかのように、歪みを表している表面上に源画像を投影することによって実現することができる。 In the second example, a 3D object representing the distortion is formed using the knowledge of the distortion or the surface that provides it. If the image can be accurately projected onto the display, texture mapping in computer graphics hardware may be used to move the output image onto the surface so that it appears as an undistorted image. Movement of the output image can be achieved by projecting the source image onto a surface representing distortion as if it were projected from the viewpoint of the person observing the display.
このことから、第1および第2の部分反射体3および5による画像の歪み、あるいは、非平坦な第1および第2の部分反射体各々による画像の歪みは、画素を再マッピングすることによって部分的に補正してもよい。
From this, the image distortion caused by the first and second
ディスプレイの基本的な動作の結果、以上のほとんどの実施形態で示した擬似湾曲ディスプレイでは、輝度が制限されやすい。理論上では、入口直線偏光子9と組合わせた場合のディスプレイ装置1の輝度が100%の場合、第1の実施形態で述べたディスプレイの輝度はたった25%である。これは、部分反射体に起因している。ソフトウェアによる元画像の調整を、この輝度問題の補正を補助するために用いてもよい。
As a result of the basic operation of the display, in the pseudo-curved display shown in most of the above embodiments, the brightness tends to be limited. Theoretically, if the luminance of the display device 1 when combined with the entrance
このタイプの輝度問題の補正を補助するための方法として適用可能なものは、ディスプレイに与えられる元画像データを操作する方法である。所望の補正レベルに応じた直線タイプまたは非直線タイプの補正機能は、画像または画像シーケンスの少なくとも一部の画像データ値に適用してもよい。例えば、元画像におけるガンマ値を調整する画像処理技術は、擬似湾曲ディスプレイの見かけ上の輝度を向上させるために用いることができる。ガンマ値は、画像内のグレーレベルデータと、ディスプレイに印加される実際の電圧との対応、すなわち最終的に表示される輝度を示している。そのため、例えばガンマ値を向上させることによって、中間グレーレベルの表示輝度が向上するのに対して、完全な黒色レベルおよび/または完全な白色レベルは変わらない。それ故、画像処理装置は、画素のグレーレベルを調整するために用いてもよい。全体的な効果として、画像の見かけ上の輝度が向上する。しかし、見かけ上の輝度の向上について考えられ得る不利な点は、ディスプレイにおける元画像品質の歪みの大きな補正が生じる虞があることである。 An applicable method for assisting correction of this type of luminance problem is a method of manipulating original image data given to a display. A straight or non-linear correction function depending on the desired correction level may be applied to the image data values of at least part of the image or image sequence. For example, an image processing technique that adjusts the gamma value in the original image can be used to improve the apparent brightness of the pseudo-curved display. The gamma value indicates the correspondence between the gray level data in the image and the actual voltage applied to the display, that is, the finally displayed luminance. Therefore, for example, by improving the gamma value, the display brightness of the intermediate gray level is improved, whereas the complete black level and / or the complete white level is not changed. Therefore, the image processing apparatus may be used to adjust the gray level of the pixel. As an overall effect, the apparent brightness of the image is improved. However, a disadvantage that can be considered for improving the apparent brightness is that there may be a significant correction of distortion of the original image quality in the display.
この輝度問題の補正を補助するための他の解決方法は、ハードウェアによってもたらされ得る。以上で説明したような潜在的な画像問題に由来して、標準的なディスプレイと比較して、擬似湾曲ディスプレイの水平視野角および/または鉛直視野角が狭くなる可能性がある。そのため、輝度を向上するための方法は、これらの視野角制限に関して有利である。例えば、平行あるいはやや平行な照明システムを使用することによって、あるいは、単一輝度向上フィルム(BEF)または複数のBEFを交差させたものをディスプレイ装置1の照明システムに導入することによって、輝度を向上させることができ得る。このようなBEFは、3M社、Kodak社、General Electric社、および、他のアジアの会社から得ることができる。これによって、大部分の軸外の光を軸上の方向へと向き直すことができ、不必要な水平観察画面および/または鉛直観察画面の輝度を下げることができるため、軸上から見たときにはディスプレイ全体が明るく見えるようになり、軸外から見たときには薄暗く見えるようになる。残りのディスプレイは、用途に応じた所望の擬似湾曲外観を得るために反射層の少なくとも一方がその形状が変更可能に構成されていれば、以上で説明したいずれの方法によって動作させてもよい。 Other solutions to assist in correcting this luminance problem can be provided by hardware. Due to potential image problems as described above, the horizontal and / or vertical viewing angle of the pseudo-curved display may be narrower compared to a standard display. Therefore, methods for improving brightness are advantageous with respect to these viewing angle limitations. For example, brightness is improved by using a parallel or slightly parallel illumination system, or by introducing a single brightness enhancement film (BEF) or a cross of multiple BEFs into the illumination system of the display device 1 Can be made. Such BEF can be obtained from 3M, Kodak, General Electric, and other Asian companies. As a result, most off-axis light can be redirected to the on-axis direction, and the brightness of unnecessary horizontal and / or vertical observation screens can be reduced. The entire display will appear bright, and will appear dim when viewed from off-axis. The remaining display may be operated by any of the methods described above as long as at least one of the reflective layers is configured so that its shape can be changed in order to obtain a desired pseudo-curved appearance according to the application.
本発明に係るすべての実施形態において、用途に応じて、および、現状のフラットパネルディスプレイを擬似湾曲ディスプレイに変更するために、擬似湾曲ディスプレイの光学システムを構成する光学部材を、ディスプレイ装置1の筐体の一部として、該ディスプレイ装置1に直接固定させてもよい。あるいは、ディスプレイの取り外し可能な付属部品として、別ユニットで構成してもよい。取り外し可能な付属部品とすることで多くの利点がある。例えば、その柔軟性の利用、異なるディスプレイへの順応性、および、元のディスプレイ装置1を変更しないままにするという事実である。しかし、実際には、用途の応じて1つの構成が他の構成よりも好適である可能性がある。 In all the embodiments according to the present invention, an optical member constituting the optical system of the pseudo-curved display is used as a housing of the display device 1 in order to change the current flat panel display to a pseudo-curved display according to the use. It may be fixed directly to the display device 1 as a part of the body. Or you may comprise by a separate unit as a removable attachment of a display. There are many advantages to having removable accessories. For example, its flexibility, adaptability to different displays, and the fact that the original display device 1 is left unchanged. In practice, however, one configuration may be preferred over the other depending on the application.
擬似湾曲ディスプレイは、対話式の機能を付加するためには、タッチパネルと組合わせると好適である。タッチパネルとしては、ディスプレイシステムの前面に搭載するいかなるタイプのものを用いてもよく、例えば抵抗性タイプあるいは容量性タイプを用いてもよい。あるいは、投影式の容量性タイプのタッチパネルを用いるのが推奨され得る。このタイプのタッチパネルは指の近接を検出し、指が直接触れる必要がないため、必要に応じて擬似湾曲システムに用いられるいくつかの光学フィルムの下に搭載してもよい。あるいは、ワイヤグリッド偏光子またはパターンミラー等のようにシステム内に存在している光学フィルムの少なくとも1つの特性を単に利用してもよい。 In order to add an interactive function, the pseudo-curved display is preferably combined with a touch panel. As the touch panel, any type mounted on the front surface of the display system may be used. For example, a resistive type or a capacitive type may be used. Alternatively, it may be recommended to use a projected capacitive touch panel. This type of touch panel detects the proximity of the finger and does not need to be touched directly by the finger, so it may be mounted under some optical film used in the pseudo-curvature system as needed. Alternatively, at least one property of an optical film present in the system, such as a wire grid polarizer or a pattern mirror, may simply be utilized.
具体例として、形状を切替え可能な部分反射体の具体的な構成を図28aおよび28bに示す。このような構成は、反射体3が切替え可能なときは該反射体3として用いてよいし、図に示すように反射体5として用いてもよい。反射体5は、自動空気圧式ポンプ(図示せず)によって機械的に作動する。より分かりやすいように、反射偏光子5のみを図示している。擬似湾曲効果を得るために必要とされる他の光学部材は、すべてディスプレイ装置40内に備え付けられているものと仮定する。
As a specific example, a specific configuration of a partial reflector whose shape can be switched is shown in FIGS. 28a and 28b. Such a configuration may be used as the
反射偏光子5は、上部クランピングフレーム41および下部クランピングフレーム42によって、縦方向に沿って支持されている。これらのクランピングフレーム41および42は、反射体5が動作している間に該反射体5を固定するように構成されている。加えて、反射偏光子5は、ディスプレイ装置40の左右両方の面に、中央クランプ43によってそれぞれ固定されている。空気圧式アクチュエータ44は、ディスプレイ装置40の各角に配置されており、上部クランピングフレーム41および下部クランピングフレーム42のいずれかに接続されている。各空気圧式アクチュエータ44は、少なくとも1つの外部駆動電子システムによって、別々あるいは一緒に制御されていてもよい。この外部駆動電子システムは、ディスプレイ装置40の正常軸に対する自身の相対的な位置を規定する。
The
図28aに示すように、空気圧式アクチュエータが位置0にある場合、上部クランピングフレーム41および下部クランピングフレーム42は、中央クランプ43の前面と同じ平面上に位置する。反射偏光子5は、平にして配置されており、ディスプレイ装置40の前面に対して平行に配置されている。その結果、表示画像は平坦な標準2Dモードで見える。
As shown in FIG. 28 a, when the pneumatic actuator is at position 0, the upper clamping frame 41 and the lower clamping frame 42 are located on the same plane as the front surface of the central clamp 43. The
異なる形状への切替えは、空気圧式アクチュエータ44の位置に基づいて行われている。図28bに示すように、4つのすべての空気圧式アクチュエータ44が位置1にある場合、上部および下部クランピングフレーム41および42はいずれもディスプレイ装置44から押しのけられる。そのため、反射偏光子5の上部および下部の縁はディスプレイ装置40から物理的に引き離され、ディスプレイ45の前面に近接した位置まで移動される。この際、反射体5の中央部分は、中央クランプ43に由来してディスプレイ装置40の近くに位置したままである。結果、反射偏光子5は湾曲形状をなすため、擬似湾曲画像が視認される。
Switching to a different shape is performed based on the position of the pneumatic actuator 44. As shown in FIG. 28b, when all four pneumatic actuators 44 are in position 1, both the upper and lower clamping frames 41 and 42 are pushed away from the display device 44. Therefore, the upper and lower edges of the
機械的な作動による反射層3および5の少なくとも一方の湾曲の直接的な変更は、共通した本質に基づいていれば、異なる方法で実現してもよい。所望の湾曲、クランピング部分の配置、および、作動メカニズムの性質に応じて、異なる形状間の切替えは反射層3および5の少なくとも一方の少なくとも一部の制御された変化に関連している。
Direct modification of the curvature of at least one of the
以上のように説明した本発明においては、同じ方法をいくつもの異なる方法で行ってよいことは明らかである。このような違いは、本発明の精神と範囲とを逸脱するものであると理解されるべきものではない。また、当業者にとって明らかとなるすべての変更は、以下の請求の範囲に含まれるものである。 In the present invention described above, it is obvious that the same method may be performed in a number of different ways. Such differences should not be understood as departing from the spirit and scope of the present invention. All modifications that will be apparent to those skilled in the art are intended to be included within the scope of the following claims.
Claims (48)
間隙を介した第1および第2の部分反射体を備え、
上記第1および第2の部分反射体の少なくとも一方は、非平坦な第1の形状と、上記第1の形状とは異なる少なくとも1つの第2の形状との間を選択的に切替え可能であり、
上記第1および第2の部分反射体は、第1の部分反射体に入射する光の光路を形成し、
上記光路は、第1の部分反射体から第2の部分反射体へと向かう部分透過と、第2の部分反射体から第1の部分反射体へと戻る部分反射と、第1の部分反射体から第2の部分反射体へと向かう部分反射と、第2の部分反射体を通る部分透過とを少なくとも備えていることを特徴とする光学システム。 An optical system for changing a surface shape of a visually recognized image,
Comprising first and second partial reflectors through a gap;
At least one of the first and second partial reflectors can selectively switch between a non-flat first shape and at least one second shape different from the first shape. ,
The first and second partial reflectors form an optical path of light incident on the first partial reflector,
The optical path includes a partial transmission from the first partial reflector to the second partial reflector, a partial reflection returning from the second partial reflector to the first partial reflector, and a first partial reflector. An optical system comprising at least partial reflection from the first partial reflector toward the second partial reflector and partial transmission through the second partial reflector.
上記第2の部分反射体に初めて入射した光が上記光学システムから抜け出さないことを特徴とする請求項1に記載の光学システム。 The light that is not reflected during the reflection by the first and second partial reflectors is configured to substantially prevent the light from being emitted from the second partial reflector,
The optical system according to claim 1, wherein light incident on the second partial reflector for the first time does not escape from the optical system.
隣り合う上記平坦部材は、縁に沿って互いに接触しており、かつ、0°よりも大きくなおかつ180°より小さい角度をなしていることを特徴とする請求項8〜12のいずれか1項に記載の光学システム。 The first and / or third shape includes a plurality of flat members,
The adjacent flat members are in contact with each other along an edge and have an angle larger than 0 ° and smaller than 180 °. The optical system described.
複数の上記4分の1波長板として、上記第1の部分反射体を挟んで上記第2の部分反射体とは反対側に配置された第1の4分の1波長板と、上記第1および第2の部分反射体の間に配置された第2の4分の1波長板とを備えていることを特徴とする請求項23に記載の光学システム。As the plurality of quarter wave plates, a first quarter wave plate disposed on the opposite side of the second partial reflector across the first partial reflector, and the first 24. The optical system of claim 23, further comprising a second quarter wave plate disposed between the second partial reflector and the second partial reflector.
上記パターンミラーの反射領域に位相差部が配置されており、
上記パターンミラーの透過領域に非位相差部が配置されていることを特徴とする請求項29に記載の光学システム。 The second quarter-wave plate on SL is patterned,
The phase difference portion is arranged in the reflection region of the pattern mirror,
30. The optical system according to claim 29 , wherein a non-phase difference portion is disposed in a transmission region of the pattern mirror.
上記第1の部分反射体からの光が略正常に上記第2の部分反射体用反射偏光子に入射するように、該光を向き直させる第1のプリズムフィルムを備えていることを特徴とする請求項32または33に記載の光学システム。 The reflective polarizer for the second partial reflector is non-flat,
A first prism film for redirecting the light so that the light from the first partial reflector is substantially normally incident on the reflective polarizer for the second partial reflector. An optical system according to claim 32 or 33 .
請求項1〜40のいずれか1項に記載の光学システムとを備え、
上記装置と上記第2の部分反射体との間に、上記第1の部分反射体が配置されていることを特徴とするディスプレイ。 The display device for adjusting the light of the image or image sequence on the image display surface of the display device;
An optical system according to any one of claims 1 to 40 ,
A display, wherein the first partial reflector is disposed between the device and the second partial reflector.
The display according to any one of claims 41 to 47 , comprising a touch panel.
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